检查飞机是否进“水”的利器—热成像仪

材料牛注：FLIR公司研制了一种新型热成像仪，或可改观飞机中复合材料湿气检测问题。

对于一架飞机来说，由于质量和强度要求，其机身结构大多使用碳纤维等复合材料。使用这些复合材料的飞机结构基本都保持了一种“蜂窝”状，一旦水蒸气等湿气进入这种结构，飞机将变得十分危险，但这种情况又是难以避免的。当飞机飞行到一定高度时，遇到高空中的冷空气，这些湿气会凝结成冰。这样一来，材料会被张裂，原本稳定的“蜂窝”结构变得脆弱。而如果这个过程反复的发生，材料结构遭到破坏，会严重影响飞机飞行的稳定性。

由于湿气的危害，检查飞机中的湿气就变得尤为重要。众所周知，热成像仪是检查飞机结构是否进入湿气的一个重要的工具。通常，进行这项检测最好的时间段是飞机降落后的一小时以内，因为在这个时间段中，飞机部件材料与冷冻液之间的温度差达到最大值，会在成像仪中形成足够明显的对比度。但当一架飞机停放在机场几天之后，没有办法得到完美的成像效果时，又该如何进行检查呢？答案是：FLIR公司研制的新型热成像仪。

热成像仪检查的优势

Thermografisch Adviesbureau BV是一家在检测湿气是否进入飞机结构方面具有多年经验的公司。这家公司的老板Ralf Grispen表示：“热成像仪进行检测是一种高效快速的检测方式，而传统的检测方法，例如通过锤子敲击材料表面，通过听声音的差别进行检测等与之相比准确度较差且受时间影响。此外，热成像仪可以通过温度差来展示飞机结构的全貌，并且可以清晰的展示出水分的分布。最重要的是，热成像仪可以报告、分析并且解释可能隐藏的大量湿气”。

热量差的挑战

Ralf Grispen先生接下来补充道：“使用热成像仪来检测的最佳时间是飞机降落后的一个小时之内，这是你可以得到复合材料和湿气之间差别效果最好的热量图像”。

由于湿气和复合材料具有不同的热性能。当加热或冷却达到热平衡后，可以观察到湿气和材料之间的不同。通过热成像仪，可以清晰的观察到材料表面热量分布。然而，要想一直得到好的热分析效果仍然是困难的。在2015年，Thermografisch Adviesbureau BV的团队受邀来到波音公司进行一家飞机机翼的检测，这架飞机在几天前已经停放在飞机库中。

“在这种情况下，由于飞机库的密闭环境，湿气和飞机结构材料之间的热量差并不明显。因此在飞机降落后检测才是最佳的。我们想挑战这个热量差的难题，于是我们通过各种方法来增加热量差，一种方法是进行加热让被检测的材料达到一个恒定的温度，这种方法通常也叫做加热热成像。但其缺点是通过加热后会发生短暂的热传导效应而使图像不稳定。尽管加热热成像是一种精确度高的检测方法，但是实际情况下却应用较少。因为为了得到这样一个热量成像图是非常消耗时间的，而且性价比比较低，所以这并不是一个很好的选择。Ralf Grispen先生向我们讲述了他们的主要思路。

热成像仪的成功

为了满足热量差的需求，Thermografisch Adviesbureau BV的团队需要进一步的探究。他们首先决定在飞机库中使用移动冷库以及干冰直接冷却机翼，通过这种方法来尽可能模拟飞机的飞行环境和飞机降落后的热量差。此外，通过操纵起重机来移动机翼保证了每个结构可以得到仔细的检查。

“我们希望可以向客户也同时向自己证明研发的热成像仪的效果。我们准备了一个小的测试样本，该样本具有和波音客机上机翼相同的材料，向其中注入水分，之后进行下一步的检测。通过FLIR P660型热成像仪我们成功的进行飞机复合材料的进水检测，通过所得到的热成像图和原图进行比对，清晰的发现了这些水分的存在“。Ralf Grispen先生补充道。

保证检测的质量

针对上述情况，Ralf Grispen先生推荐了一款FLIR P660型的热成像仪。“通过多年的使用证明FLIR P660型的热成像仪是一台可靠的热成像仪，可以提供清晰度较高的分析图片以及详细的数据。”

最后他表达了自己对于热分析仪的看法，“未来热成像仪在飞机工业上会扮演更为重要的角色，尤其是随着越来越多的复合材料在飞机上得到应用，这种重要性会进一步放大。热成像仪作为飞机进水检测的主要方法，拥有着其他方法无法比拟的性价比，对于保证飞机结构和乘客安全，选择热分析仪是必须的”。

原文参考地址：Creative Inspection for Water Ingress in Composite Aircraft Material

感谢材料编辑部问一鸣提供素材