CN110510147B

CN110510147B - 一种飞机结构裂纹检测方法

Info

Publication number: CN110510147B
Application number: CN201910711158.2A
Authority: CN
Inventors: 李臻; 王强; 陈奇
Original assignee: Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Current assignee: Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: CN110510147A

Abstract

一种飞机结构裂纹检测方法，根据飞机的结构设计图，在飞机结构的损伤位置周围选择合适的位置开设一个观测孔；使用红外投线仪通过该观测孔向飞机结构的损伤位置照射，使用微型高清摄像仪通过该观测孔观察损伤周围结构；记录观测孔的位置以及损伤位置的红外线反射面上的结构点位置，设定损伤位置的多个边界点，使用红外投线仪照射该边界点外侧最近的光洁面，记录反射光斑周围最近的两个结构点位置；红外投线仪的光源点、照射点以及反射光斑形成一个三角形模型，如反射光斑在结构点上，根据三角形模型计算损伤边界点位置。

Description

一种飞机结构裂纹检测方法

技术领域

本发明属于飞机测试测量技术领域，具体涉及一种飞机裂纹检测方法。

背景技术

在飞机内部有部分结构不可检不可修，尤其在外场作业中平垂尾的某些内部结构难以维修，在损伤容限的理念下需要对裂纹具体扩展情况加以评估计算，但又缺乏具体的实施方法。由于内部结构无法接近，无法直接测量，目测误差非常大，增加了后续计算分析的难度。

在飞机的使用维修过程中急需一种检测难以接近的不可修裂纹的方法，尤其是在平垂尾的内部肋和梁、壁板的等组成的封闭结构或半封闭结构，发现裂纹却缺少裂纹长度等数据，无法计算剩余强度和剩余寿命，如果裂纹出现在承力部位必须立即进行维修，影响了飞机的经济性。

发明内容

本发明的目的是根据飞机目前出现的部分内部结构无法接近不可维修的现状，在损伤容限理念的指导下，提出一种对飞机裂纹形状及长度进行测量的检测方法。本发明的技术解决方案包括如下几个步骤：

一种飞机结构裂纹检测方法，其特征在于包含以下步骤：1)根据飞机的结构设计图，在飞机结构的损伤位置周围选择合适的位置开设一个观测孔；2)使用红外投线仪通过该观测孔向飞机结构的损伤位置照射，使用微型高清摄像仪通过该观测孔观察损伤周围结构；3)记录观测孔的位置以及损伤位置的红外线反射面上的结构点位置，设定损伤位置的多个边界点；4)选取一个损伤位置的边界点，使用红外投线仪照射该边界点外侧最近的光洁面，记录反射光斑周围最近的两个结构点位置；5)红外投线仪的光源点、照射点以及反射光斑形成一个三角形模型，如反射光斑在结构点上，根据三角形模型计算损伤边界点位置；6)如反射光斑不在结构点，选择距离反射光斑最近的两个结构点，调整红外投线仪角度或光源点位置，分别使反射光斑落在两个结构点上，并根据每个结构点的照射光源点、照射点以及反射光斑，分别建立两个三角形模型，分别计算出照射点的位置，并取两个照射点连线中点为损伤位置边界点；7)再次选择两个相邻的结构点重复步骤6)计算损伤位置边界点，多次重复进行数值拟合，得到误差较小的结构损伤位置边界点的位置；8)多次重复步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)得到所有损伤位置边界点的位置；9)根据所有损伤位置边界点的位置绘制图像，得到损伤部位完整形态。

本发明的有益效果在于：1)针对飞机难接近的不可检修位置，提出一种飞机裂纹检测方法；2)采用的红外投线仪和微型高清摄像机相结合的方法进行定位，测量并画线建立模型，极大的提高了飞机难接近的不可检修位置出现裂纹后剩余强度计算的准确性，且操作简便可靠，提高了工作效率。

以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。

附图说明

图1为封闭结构裂纹边界点示意图。

图2为裂纹边界点的反射光斑投射在第一组结构点之间的光路示意图。

图3为裂纹边界点的反射光斑投射在第二组结构点之间的光路示意图。

图4为裂纹边界点的反射光斑投射在第三组结构点之间的光路示意图。

图中编号说明：1裂纹、2红外投线仪、3微型高清摄像仪、4封闭区域边界、5结构点、6裂纹边界点、7光路、8反射光斑、9观测孔。

具体实施方式

参见附图，本发明的目的是提出一种飞机结构裂纹检测方法，在飞机某些不可修复的结构出现裂纹1，该裂纹1位于飞机结构的不开敞部位，该裂纹无法通过正常的测量手段测量和检测，在损伤容限的理念下需要对裂纹1具体扩展情况加以评估计算，本发明的飞机裂纹检测方法根据结构本身位置和光路图确定损伤部位的检测方法，包括如下内容：

1)根据飞机的结构设计图，在飞机结构的损伤位置裂纹1的周围选择合适的位置开设一个观测孔9。

需要强调的是观测孔9开孔时需要根据结构受力情况，选择非主承力部位开孔。

在飞机设计图上，选择与有裂纹1的结构相关联的飞机壁板或其他飞机结构，形成一个包含裂纹1的封闭区域。在封闭区域边界4上开设一个观测孔9，通过该观测孔可以观测到损伤位置的裂纹1，在封闭区域边界4上有多个可观测的结构点，该结构点通常是飞机结构上的铆钉位置。

设定损伤位置裂纹1的多个裂纹边界点6，该裂纹边界点最好为裂纹的转折点。

2)使用红外投线仪2通过该观测孔9向飞机结构的损伤位置裂纹1照射，照射点最好是裂纹边界点，使用微型高清摄像仪3通过该观测孔观察损伤周围结构，并观测红外投线仪2的光路7。

3)记录观测孔4的位置以及损伤位置裂纹1的红外线反射面上的结构点5位置，这里裂纹1的红外线反射面即为上述的封闭区域边界4，红外投线仪2的光路7从光源点到照射点，再从照射点反射到封闭区域边界4上形成放射光斑8。

4)检测时，选取损伤位置裂纹的一个裂纹边界点6，使用红外投线仪照射该裂纹边界点6外侧最近的光洁面，记录反射光斑8周围最近的两个结构点5位置。

5)红外投线仪的光源点、照射点(即一个裂纹边界点6附近)以及反射光斑8形成一个三角形数学模型。该三角形数学模型的建立需要飞机的结构设计图及原始制造数据。如果反射光斑8重合在结构点5上，根据三角形数学模型计算损伤裂纹1的一个裂纹边界点6的准确位置。

实施中，需用高清摄像机多个角度确定光斑落点。注意的是红外投线仪的照射点，不能为裂纹区内部。

反射光斑8需落到结构点5的中心，可建立三角形数学模型。三角形数学模型三点分别为红外投线仪位置(已知)、反射光斑落点(结构定位点)位置(已知)，照射点即损伤部位裂纹边界点位置(未知)，通过连接已知两点的直线做中垂线，与损伤部位所在面的交点即为损伤位置边界点的位置。

6)如果反射光斑8不在结构点5上，选择距离反射光斑8最近的两个结构点5，调整红外投线仪角度或光源点位置，分别使反射光斑8落在两个结构点上，并根据每个结构点的照射光源点、照射点以及反射光斑，分别建立两个三角形模型，分别计算出照射点的位置，并取两个照射点连线中点为损伤位置裂纹1的边界点6；

7)再次选择两个相邻的结构点5重复上述步骤，重复计算损伤位置裂纹1的同一个边界点6，多次重复进行数值拟合，得到误差较小的该边界点的位置。

8)采用同样的方法，多次重复上述步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)得到所有损伤位置边界点6的位置；

9)最后根据所有损伤位置边界点的位置绘制图像，得到损伤部位完整形态。

最后需要指出的是：以上，实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种飞机结构裂纹检测方法，其特征在于包含以下步骤：1)根据飞机的结构设计图，在飞机结构的损伤位置周围选择合适的位置开设一个观测孔；2)使用红外投线仪通过该观测孔向飞机结构的损伤位置照射，使用微型高清摄像仪通过该观测孔观察损伤周围结构；3)记录观测孔的位置以及损伤位置的红外线反射面上的结构点位置，设定损伤位置的多个边界点；4)选取一个损伤位置的边界点，使用红外投线仪照射该边界点外侧最近的光洁面，记录反射光斑周围最近的两个结构点位置；5)红外投线仪的光源点、照射点以及反射光斑形成一个三角形模型，如反射光斑在结构点上，根据三角形模型计算损伤边界点位置；6)如反射光斑不在结构点，选择距离反射光斑最近的两个结构点，调整红外投线仪角度或光源点位置，分别使反射光斑落在两个结构点上，并根据每个结构点的照射光源点、照射点以及反射光斑，分别建立两个三角形模型，分别计算出照射点的位置，并取两个照射点连线中点为损伤位置边界点；7)再次选择两个相邻的结构点重复步骤6)计算损伤位置边界点，多次重复进行数值拟合，得到误差较小的结构损伤位置边界点的位置；8)多次重复步骤4)、步骤5)、步骤6)、步骤7)得到所有损伤位置边界点的位置；9)根据所有损伤位置边界点的位置绘制图像，得到损伤部位完整形态。

2.如权利要求1所述的飞机结构裂纹检测方法，其特征在于，所述的观测孔位于非主承力部位。

3.如权利要求1所述的飞机结构裂纹检测方法，其特征在于，设定损伤位置裂纹的多个裂纹边界点，该裂纹边界点为裂纹的转折点。