[发明专利]检测和定位飞行器夹层结构中的水的系统

说明书

技术领域

本发明涉及检测和定位存在于飞行器的箱式结构，尤其是夹层型复合结构中的水的系统。本发明应用于航空领域，尤其应用于对飞行器结构的无损探伤维护领域。本发明尤其应用于所谓的箱式结构，也就是用复合材料实现的封闭结构，所述复合材料具有碳外包层和蜂窝结构内层。

背景技术

在航空领域尤其是服役飞行器的维护领域，检测飞行器结构中存在的水是很重要的。事实上，水可能存在于飞行器的某些部件中，尤其是夹层结构类型的复合材料部件中。夹层结构类型的材料具有形成内层的蜂窝结构。该内层在每一侧被覆以外皮。所述蜂窝结构可以是纸板比如做的蜂窝层，或者玻璃纤维和泡沫做的蜂窝层。所述外皮可以用非渗透性的材料实现。它们可以被制造为在部件的边缘相互交接，从而形成围绕所述蜂窝结构的包皮。这样形成的部件被称为箱式结构。例如，起落架舱盖、升降舵、雷达天线罩(整流罩)，还有作动筒，是经常用夹层复合材料实现的部件。

然而，水在这些部件中的存在，尤其是在形成箱式结构的中间层的内层中的存在，影响这些结构的性能和重量，这可能导致飞行中的飞行器的性能不理想。

目前，这些结构中的水的存在的检测要么是通过在维护阶段的定期检查来实现的，要么是通过水的存在的一些表现(结构的膨胀，凝结斑等)来实现的，或者，在最为极端的情况下，是由因为结构重量的增加而导致的对机械作动器的影响来实现的。

目前，在飞行器维护任务期间的检查的情况下，通常是借助于外部热源来检测水在夹层结构中的存在。这种传统检测技术在于通过外部热源来加热夹层结构内部存在的水。这种热源可以是烘箱或者加热罩，也就是有电阻通过的罩，能够加热被其覆盖的整个表面。对水的加热要么引起结构的变形，要么提高结构表面的温度。在飞行器的维护期间，如果检测到结构的变形或者结构表面温度的升高，则维护人员会借助于干涉仪(错位散斑系统，système de shearographie)或者对红外辐射敏感的摄像装置推论出水在所述结构中的存在。

对夹层结构变形的检测是通过全息摄影干涉方法来实现的。全息摄影干涉法是一种基于两个重叠的全息摄影图像的使用的定位方法，所述两个重叠的全息摄影图像使得部件的表现出应力的部分显现出来。换句话说，全息摄影干涉法在于实现两个全息摄影图像，也就是两个形状图像，将它们进行重叠以显现出两幅图像之间的差别。这些差别对应于夹层结构的变形。由之推论出在变形的位置，在夹层结构的中间层中存在水。

结构表面温度的升高是通过热摄影机或者红外摄影机来检测的，所述摄影机的特点在于在图像上显出结构表面上温度不同的区域。在这些区域的位置，在夹层结构的中间层中存在水。

但是，该技术需要加热要检查的结构的整体，以加热可能渗入该结构的中间层中的水。然而，要注意到，结构的某些构造缺陷，比如树脂或者粘合剂的过量，也会与其中存在水的蜂窝结构一样呈现相同的热征象。因此，在热的作用下，这些缺陷在摄影机获得的图像上有与水的渗入相同的视觉呈现。因此，这种技术不能辨别所述缺陷。过量树脂或者粘合剂的存在被作为蜂窝中存在的水被检测出来。维护人员进而进行一些没有必要进行的修理。

另外，加热待检查结构的整体这件事导致使用用起来比较笨重的装置：在用烘箱加热的情况下，需要将待检查组件隔离在烘箱中；在使用加热罩的情况下，需要在待检查部件上安装非常扁平的加热罩，并将其连接到电源。

另外，为了实现对夹层结构的检查，需要在进行任何修理之前使飞行器停飞，以确定结构中是否有水的渗入。检查飞行器所需的时间是比较长的，大约在8小时左右。然而，飞行器停飞是很昂贵的。在此用于检查的停飞时间之外，还需加上结构整理所需的时间，即大约32小时，以及不能检查的部件在飞行器上的拆卸、重新安装和调整的时间。因此飞行器的总停飞时间是比较长的，这导致很大的成本。

发明内容

本发明的目的正是弥补上面提到的技术的缺陷。为此，本发明提出一种只加热渗入结构中的水的系统。结构的外皮完全不被加热，这样的效果是结构的可能存在的构造缺陷不被加热，从而不会被摄影机检测到。为此，本发明提出利用在待检查结构中产生的电磁微波来加热夹层结构中存在的水，所述微波具有加热水的效果。然后通过热摄影机或者全息摄影干涉装置进行水的检测。

这种系统的优点是容易检测水在结构中的存在而不需要长时间使飞行器停飞，这样就允许在早期进行维修，从而成本较低。