直升机旋翼粘弹阻尼器内部缺陷无损检测方法研究

发布时间：2020-06-04 17:17

【摘要】：粘弹阻尼器作为直升机旋翼系统稳定的关键构件,在直升机起飞和降落时承受巨额的交变载荷,工作环境极其恶劣。除了要为桨叶摆振运动提供足够的阻尼,还要求阻尼器自身结构简单、重量轻、可靠性高,故使用高阻尼硅橡胶作为承受交变载荷的弹性基体,弹性基体与铝合金内筒、外筒衬套通过胶粘剂高温热硫化粘接成型的全新工艺。然而,在制造过程中,可能存在橡胶内部气孔、金属—橡胶结合层处粘接不良等问题;在使用过程中,随着橡胶多次疲劳,可能会出现金属—橡胶结合层脱粘及橡胶内部开裂等问题。无论何种缺陷,都将严重的影响阻尼器的性能,进而威胁直升机的安全。因此针对粘弹阻尼器的质量检测开展相应的技术研究,对保障直升机安全具有重要意义。首先根据粘弹阻尼器结构特点与粘接工艺及可能出现的缺陷特征,选择研究工业CT方法和超声特征扫描成像方法。这两种方法各有优势也各有不足,因此采用对比的方式来相互补足。随后利用工业CT检测平台对阻尼器进行成像检测,利用FDK算法重建图像后,对检测结果进行分析,得出弹性体的内部缺陷及金属—橡胶界面处的脱粘缺陷的具体位置及尺寸。再利用VGstudio软件的拓展模块,先将整个缺陷部位用颜色标记,令缺陷显示更加清晰直观,同时对体积型缺陷做了定量统计;再将整个阻尼器由三维立体图形展成二维环切平面图形,从而能更准确地判断结合层处的缺陷。然后对超声方法进行脱粘缺陷检测研究,使用超声特征成像检测方法对阻尼器的外筒结合层进行对比检测,分析检测结果,与射线检测结果做出比对,检测到射线检测漏检的紧贴型脱粘缺陷。最后设计开发出一套卧式专用超声特征成像系统。利用该系统对阻尼器样品的内筒结合层进行成像检测,直观显示出了缺陷的分布情况,又与射线检测结果做出比对,同样检测到射线检测漏检的脱粘缺陷。研究结果表明:工业CT既可以检测弹性体的内部缺陷也可以检测金属—橡胶结合层的脱粘缺陷,分辨力可达1mm;超声特征成像技术则可检出工业CT无法检测的紧贴型脱粘缺陷。该方案可靠性高,可重复性强,适用于粘弹阻尼器的批量生产环节和在役质量监测环节。
【图文】：

图 1-1 筒式粘弹阻尼器硫化件部分外形及解剖视图[1]阻尼器安装在旋翼系统相邻两桨叶之间，，当直升机起飞或降落时会牵扯阻尼器铝合金外筒与内筒产生摆振方向的相对位移。这橡胶层发生剪切形变，由于高阻尼弹性硅橡胶拥有不同于常规橡，因此阻尼器可为旋翼摆振方向提供充沛的阻尼。粘弹阻尼器的装位置如图 1-2 中红色标记处所示：

会牵扯阻尼器铝合金外筒与内筒产生摆振方向的相对位移。这橡胶层发生剪切形变，由于高阻尼弹性硅橡胶拥有不同于常规橡，因此阻尼器可为旋翼摆振方向提供充沛的阻尼。粘弹阻尼器的装位置如图 1-2 中红色标记处所示：
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V275.1

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本文编号：2696709