航空发动机涡轮叶片裂纹红外热波无损检测研究

红外热波技术在涡轮叶片涂层检测上的应用
冯驰;滑翔
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】涡轮叶片作为燃气轮机的重要部件，长期在高温、高压、高速旋转的环
境中工作，其热障涂层极易损坏。

热障涂层损坏会极大地影响涡轮叶片的使用寿命。

红外热波检测技术不同于传统的红外检测方法，它通过主动控制激励热源来对涡轮叶片进行加热，然后利用红外热像仪摄取具有热障涂层脱落情况叶片的红外图像，并使用伪彩色增强技术和边缘检测技术增强对红外图像中热障涂层缺陷的分辨能力。

实验结果表明，该检测技术可以快速准确地检测出热障涂层脱落部分的位置及大小。

【总页数】4页(P15-18)
【作者】冯驰;滑翔
【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TM461
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炯;高斯峰;唐文书;南晴
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航空发动机涡轮叶片损伤检测算法研究航空发动机是现代飞机的核心部件之一，它的稳定性和可靠性直接影响着飞行安全。

发动机中涡轮叶片是极为重要的一个组成部分，但是发动机在使用过程中，叶片会经常受到高温、高压、高速等外界因素的侵袭，从而导致叶片损伤，严重影响飞行安全。

因此，为了保证航空发动机的可靠性和安全性，对涡轮叶片的损伤检测与诊断显得尤为重要。

本文将从航空发动机涡轮叶片损伤的检测方法、算法及其应用等方面进行介绍和研究。

一、涡轮叶片损伤检测的方法传统的涡轮叶片损伤检测方法主要依靠经验和人工的方式进行，存在着操作难度大、诊断结果不准确等问题。

而近年来，随着计算机技术的不断进步和发展，出现了一些新的检测方法，其中最常用的方法包括信号处理、数据挖掘和图像识别等技术。

1. 信号处理方法该方法主要是通过采集叶片接触时产生的高频振动信号，利用数字信号处理技术将叶片运行时的振动信号分析出来，从而确定叶片的损伤情况。

该方法对采集到的信号质量有较高的要求，信号较差时会影响诊断的准确性。

2. 数据挖掘方法该方法是基于机器学习算法的，一般通过对叶片进行监测与学习，得到叶片正常和异常情况下的数据模型，通过对叶片实时数据进行比对，从而判断叶片损伤情况。

该方法的缺点是需要大量的数据集来支撑模型学习，模型训练时间长。

3. 图像识别方法该方法主要是通过高清相机对叶片进行成像，根据叶片损伤时产生的几何形状和尺寸等特征，将其与模板匹配或通过深度学习算法进行分类，从而确定叶片是否损坏。

该方法的准确性高，但是成本高，需要专用的硬件设备。

二、基于支持向量机的涡轮叶片损伤检测算法研究在众多涡轮叶片损伤检测算法中，支持向量机（Support Vector Machine, SVM）是一种被广泛应用的机器学习算法，它具有高精度、良好的泛化能力和较强的鲁棒性等优点。

以下将以SVM算法为例，从算法的思路、实现方法和结果分析等方面进行介绍。

1. SVM算法思路SVM算法是基于一种二分类模型的思路。

浅谈超声红外热成像技术在航空发动机修理涡轮叶片裂纹检测应用发布时间：2021-08-09T15:40:01.603Z 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：翟峰[导读] 发动机是航空装备的“心脏”。

航空发动机的设计与制造是多学科交叉、多部门参与、综合性极强的复杂系统工程，是当今尖端的、难度大的高科技技术的综合体现，是使用要求与条件最为严格和苛刻的动力装置。

中国航发西安航空发动机集团有限公司翟峰陕西省西安市 710021摘要：发动机是航空装备的“心脏”。

航空发动机的设计与制造是多学科交叉、多部门参与、综合性极强的复杂系统工程，是当今尖端的、难度大的高科技技术的综合体现，是使用要求与条件最为严格和苛刻的动力装置。

但发动机叶片经过长时间运行之后很容易出现裂缝甚至断裂，严重威胁着机体的安全稳定飞行。

鉴于此，本文旨在验证超声红外热成像技术是否适用于航空发动机叶片裂纹的检测，通过采集受到超声激励后的材料表面的温度变化，进而对材料表面进行初步的定损。

结果证明，该技术可以准确地采集到材料表面的热成像图并对裂纹等损伤进行有效判定。

关键词：航空；发动机；叶片裂纹；检测技术；应用引言航空发动机涡轮叶片长期工作在高温、高压、高转速的恶劣环境下，在气动、机械和热的共同作用下，其结构强度和振动等问题比较突出。

随着发动机性能的提高和空气流量的加大，工作叶片变得薄而长，很容易出现振动问题，并导致叶片出现裂纹甚至断裂。

1 研究工作的背景和意义航空发动机是航空飞行器中的重要组成部件，它的机械结构非常复杂，可以产生强大的动力支持飞行器的运行。

航空发动机的正常运行将直接决定飞行器的安稳运转，因此它直接影响了飞行器的性能，决定了此飞行器是否具有可靠性和安全性。

对于航空发动机而言，发动机叶片是其重要的组成部件之一，它直接决定了此发动机叶片能否继续使用、航空发动机能否继续安全地运行，也间接决定了此航空发动机的运行时长和寿命，因此针对涡轮叶片裂纹的检测研究具有十分重要的现实意义和安全意义，它可以及时预警发动机制造商对发动机叶片进行检修和维护，这有助于保障航空发动机安全地运行，延长其使用寿命[1]。

航空发动机涡轮叶片表面裂纹的超声红外热成像检测
刘竞雄;崔旭东;马朝阳;张文宾;李文涛
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】为了验证超声红外热成像检测方法对航空发动机涡轮叶片表面不同分布类型的微裂纹缺陷的检测可行性及检测效果,采用理论分析和试验结合的方法,通过分析超声红外热成像检测原理,建立超声红外热成像检测系统;对含已知类型裂纹的涡轮叶片进行超声红外热成像检测,根据试验结果分析该方法的有效性以及裂纹分布对检测结果的影响。

结果表明,该方法能够快速判断叶片是否存在缺陷;对于裂纹独立分布的叶片,该方法能够准确检测出裂纹的大小和位置,而对于裂纹弥散分布的叶片,其虽然能快速检测出裂纹分布区域,但难以对裂纹数量做出定量分析。

【总页数】4页(P5-8)
【作者】刘竞雄;崔旭东;马朝阳;张文宾;李文涛
【作者单位】甘肃省特种设备检验检测研究院;兰州理工大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
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高温无损检测技术在航空发动机维修中的应用研究航空发动机是航空器的重要组成部分，对于航空安全和飞行性能起着至关重要的作用。

在航空发动机的维修过程中，对发动机内部零部件的状态进行准确的检测是至关重要的。

高温无损检测技术作为一种非接触式、高灵敏度的检测手段，已经在航空发动机维修中得到广泛应用。

本文将着重探讨高温无损检测技术在航空发动机维修中的应用及其优势。

首先，我们先来了解一下高温无损检测技术是什么。

高温无损检测技术是一种可以在高温环境下（通常达到或超过500°C）进行表面和内部缺陷探测的方法。

它主要通过利用电磁波、超声波、热波和光学等技术原理，对发动机内部和外部零部件进行无损检测，以判断零部件的状态和性能。

在航空发动机维修过程中，高温无损检测技术应用广泛。

首先，高温无损检测技术可以用于发动机内部零部件的检测，如叶片、燃烧室、压缩机等。

发动机叶片是航空发动机中最重要的零部件之一，而且在高温环境下工作，容易出现疲劳裂纹等缺陷。

利用高温无损检测技术，可以对发动机叶片进行实时监测，及时发现并修复叶片的缺陷，确保发动机的正常运行。

同时，高温无损检测技术也可用于检测燃烧室和压缩机等其他零部件，以保证发动机的整体性能。

其次，高温无损检测技术还可以用于发动机外部零部件的检测。

航空发动机的外部零部件如涡轮外壳、进气道等在飞行中面临高温和高速的冲击，容易受到磨损和腐蚀。

使用高温无损检测技术，可以对这些零部件进行全方位的检测，及时发现细微的缺陷，并且可以预测零部件的寿命和健康状态，从而减少事故的发生。

高温无损检测技术在航空发动机维修中具有许多优势。

首先，它是一种非接触式的检测技术，不需要拆卸零部件或造成额外的损伤。

这样可以避免二次损伤并减少工作时间和维修成本。

其次，高温无损检测技术具有高灵敏度和高准确度，能够检测到微小的缺陷和故障，提高维修的精度和效果。

此外，高温无损检测技术还具有快速、实时和可靠的优点，可以快速获得检测结果，并及时采取相应的措施，提高维修工作的效率。

航空发动机叶片裂纹检测技术及应用分析航空发动机作为飞机动力的核心，是体现飞机性能的标准之一。

大多采用复杂型面叶片，在运行过程中因为会受到应力、离心力已于弯矩应力的影响，所以容易生成疲劳裂纹、层间分离等损伤。

这种损伤会降低航空发动机的性能，给装备带来安全隐患，甚至会引发灾难。

因此发展、使用高效的检测技术是解决这类问题的关键。

大部分应用于航空发动机叶片检测的方法主要有孔探法以及常规的检测方法如磁粉、射线、涡流电磁法，其中孔探法是发动机外场检测应用最多的一种技术，这种技术检测时间长，对人力的要求很高，并且操作过程较为复杂且必须十分谨慎。

常规的检测方法对复杂曲面结构缺陷的检测存在这一定的局限性。

近年来已出现一些高效的无损检测方法如声波/超声波检测、电磁超声非线性检测、相控阵检测等已经逐步应用于发动机叶片的探伤。

红外热成像技术亦是较为先进的无损检测技术之一，它主要是通过对被测结构件表面的温度变化进行捕捉，利用红外热成像仪采集表面因温度变化而产生的红外信号检测的。

红外热成像技术是用超声波对工件表面积局部进行激励进而进行加热，通过热成像仪捕捉裂纹区域的局部红外图像。

由于在固体器件中超声波传播速度快，所以从发出激励信号到采集到反馈信号是极短时间的过程，又因为深度、裂纹大小不同，红外信号传播到试件表面并得到反馈是随着时间、裂纹规模变化的，最后经过图像处理可以对试件的裂纹进行识别与定位。

1 检测原理及方法概述1.1 检测原理概述超声红外热成像检测技术的原理是先将低频高能的超声波注入被测零件，被测零件会产生小幅的机械振动，如果存在裂纹，那么由于裂纹两侧因震动频率不同（即出现相位差）而出现部分热效应（即摩擦生热），导致局部的温度升高表面产生的热辐射也不同。

之后利用热成像仪对被测件表面温度进行捕捉生成零件表面的温度分布图，最后通过对温度分布图中的异常信号进行分析从而得到裂纹的位置及尺寸。

相比于其他成像技术，超声红外热成像技术可以只对表面或者裂纹区域进行加热，对正常的结构区域不加热，这种方法可以增加裂纹检测的可靠性，更有利于分析与判定，其检测原理如图1所示。

【航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的关键技术研究】在航空工业中，航空发动机的安全性和可靠性一直是备受关注的焦点。

而其中，发动机的涡轮叶片作为关键部件之一，其质量和性能的稳定性对发动机的运行和飞行安全至关重要。

对于涡轮叶片的缺陷检测技术研究显得尤为重要。

在航空发动机涡轮叶片缺陷检测中，有两个关键技术研究方向：一是检测技术的灵敏度和精度，二是检测技术的实时性和可靠性。

这两个方向的研究，将直接影响到涡轮叶片缺陷检测的效果和实际应用。

就技术的灵敏度和精度而言，这是涡轮叶片缺陷检测中最为关键的一环。

由于涡轮叶片的特殊材料和结构，以及其内外复杂的形态和尺寸，使得传统的检测方法难以满足其对检测精度和灵敏度的要求。

需要研发出更加精准、高效的检测技术，如超声波检测技术、磁粉探伤技术等，以实现对涡轮叶片内部和外部缺陷的全面覆盖和高精度检测。

在技术的实时性和可靠性方面，研究的焦点则主要集中在检测方法的自动化和智能化程度上。

在飞机维修保障中，能够快速准确地识别涡轮叶片缺陷，并及时采取措施修复或更换，对于保障飞机安全和延长发动机寿命至关重要。

研究人员不断探索利用机器学习、人工智能等先进技术，提高涡轮叶片缺陷检测的自动化程度和智能化水平，以确保其实时性和可靠性。

在我看来，航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的技术研究，是一个兼具挑战和机遇的领域。

随着科技的不断进步和创新，相信在不久的将来，我们将能够研发出更加先进、高效的涡轮叶片缺陷检测技术，为航空工业的发展和飞行安全保驾护航。

航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的关键技术研究至关重要，而其在技术精度、实时性和智能化方面的不断突破与革新，将为航空工业的可持续发展和飞行安全提供有力支持。

在未来，希望不仅能够加大对该领域的研究力度，也能够促进涡轮叶片缺陷检测技术的广泛应用和推广，为航空事业的繁荣与进步做出更大的贡献。

随着航空工业的快速发展，飞机数量的增加和航空运输的规模不断扩大，航空发动机涡轮叶片的安全性和可靠性要求也变得越来越高。

航空发动机叶片损伤检测与诊断技术研究航空发动机是一种非常重要的航空器件，它负责提供动力推动飞机飞行。

在飞行过程中，航空发动机会经历各种各样的挑战，例如频繁的冲击、高速飞行的压力、高温等等，这些都会对航空发动机造成损伤。

因此，如何及时、准确地检测和诊断航空发动机叶片损伤，成为研究者们所关注的重点。

航空发动机叶片的损伤种类非常多，其中包括表面划痕、凹坑、裂纹、疲劳等，这些损伤不仅会导致航空发动机性能下降，影响飞行安全，而且还会增加维护成本。

因此，如何对航空发动机叶片进行损伤检测和诊断至关重要。

目前，航空发动机叶片的损伤检测和诊断技术主要有以下几种：1.可视化检测技术可视化检测技术是最基本、最常用的一种叶片损伤检测方法。

它主要基于人眼的观察力和经验判断，对叶片表面进行目视检测，以检测出裂纹、划痕、凹坑等表面损伤。

这种方法简单、直观，但是在对深部损伤和微小缺陷的检测方面局限较大。

2.红外热成像技术红外热成像技术是一种通过检测叶片表面温度变化来识别损伤的方法。

在受到损伤后，叶片的表面温度会发生变化。

通过使用红外热成像相机，可以快速、非接触地检测出叶片表面温度的变化，从而判断出可能存在的损伤。

但是，这种方法的局限性在于它不能够检测叶片内部的损伤，而且叶片表面温度还受外部环境的影响。

3.超声波检测技术超声波检测技术是一种通过检测叶片内部超声波的反射和散射来判断叶片损伤的方法。

当超声波遇到叶片内部的缺陷或者裂纹时，会产生反射和散射，从而形成一些回波。

利用超声波传感器接收这些回波，便可以判断叶片是否受到了损伤。

与其他方法相比，超声波检测技术的优势在于它可以探测到深部损伤，而且可以进行定量测量，提高检测的准确性。

4.光学检测技术光学检测技术主要是利用激光器和高速照相机，对叶片进行三维数字化建模，从而对损伤进行检测和诊断。

这种方法可以快速准确地检测出叶片的形态、尺寸、表面缺陷等信息，并且可以实现在线检测。

但是，这种方法的效果仍然需要进一步提高。

飞机发动机涡轮叶片的材料热断裂性能研究飞机作为现代交通工具的重要载体，其安全性和可靠性是至关重要的。

在飞机发动机中，涡轮叶片是一个关键的组件，负责将燃气流动能转化为机械能。

然而，由于高温和高压环境的存在，涡轮叶片材料面临着严峻的挑战，热断裂性能的研究变得尤为重要。

涡轮叶片材料的热断裂性能主要受到两个因素的影响：高温下的材料变形和材料的耐蠕变性。

首先，涡轮叶片在高温环境下会发生塑性变形，导致叶片形状和尺寸的改变。

这种变形会引起局部应力集中和应力变化，从而增加了叶片的热断裂风险。

其次，涡轮叶片材料还必须具有良好的耐蠕变性能，即在高温下能够承受长时间的持续应力而不发生显著的变形和破裂。

为了研究涡轮叶片材料的热断裂性能，科学家们进行了大量的实验和模拟。

他们尝试不同的材料，并测试其在高温和高压条件下的性能。

其中，镍基高温合金是一种常用的涡轮叶片材料，因其具有较高的高温强度和耐蠕变性而备受瞩目。

科学家们采用了不同的方法来研究涡轮叶片材料的热断裂性能，例如热蠕变试验、热疲劳试验和力学性能测试等。

通过这些实验和模拟，科学家们获得了关于涡轮叶片材料热断裂性能的重要信息。

他们发现，涡轮叶片材料在高温下容易发生蠕变和应力松弛，从而导致叶片的变形和破裂。

因此，提高材料的耐蠕变性能是提高涡轮叶片热断裂性能的关键。

另外，科学家们还发现，涡轮叶片材料的微观结构对其热断裂性能也有重要影响。

通过改变材料的晶粒尺寸和分布，可以改善叶片的强度和韧性，从而提高其热断裂性能。

除了实验和模拟，科学家们还利用材料设计和加工技术来提高涡轮叶片材料的热断裂性能。

他们通过优化合金组分、改善材料的结晶行为和控制材料的显微结构等方式，开发出了一系列具有良好热断裂性能的材料。

例如，有些研究人员将纳米颗粒引入涡轮叶片材料中，以提高其强度和韧性。

此外，一些新型材料设计和加工技术，如激光熔覆技术和等离子体增材制造技术，也被应用于提高涡轮叶片材料的性能。

综上所述，飞机发动机涡轮叶片的材料热断裂性能研究对于飞机的安全性和可靠性具有重要意义。