檢查飛機是否進“水”的利器—熱成像儀

材料牛注：FLIR公司研制了一種新型熱成像儀，或可改觀飛機中復合材料濕氣檢測問題。

對于一架飛機來說，由于質量和強度要求，其機身結構大多使用碳纖維等復合材料。使用這些復合材料的飛機結構基本都保持了一種“蜂窩”狀，一旦水蒸氣等濕氣進入這種結構，飛機將變得十分危險，但這種情況又是難以避免的。當飛機飛行到一定高度時，遇到高空中的冷空氣，這些濕氣會凝結成冰。這樣一來，材料會被張裂，原本穩定的“蜂窩”結構變得脆弱。而如果這個過程反復的發生，材料結構遭到破壞，會嚴重影響飛機飛行的穩定性。

由于濕氣的危害，檢查飛機中的濕氣就變得尤為重要。眾所周知，熱成像儀是檢查飛機結構是否進入濕氣的一個重要的工具。通常，進行這項檢測最好的時間段是飛機降落后的一小時以內，因為在這個時間段中，飛機部件材料與冷凍液之間的溫度差達到最大值，會在成像儀中形成足夠明顯的對比度。但當一架飛機停放在機場幾天之后，沒有辦法得到完美的成像效果時，又該如何進行檢查呢？答案是：FLIR公司研制的新型熱成像儀。

熱成像儀檢查的優勢

Thermografisch Adviesbureau BV是一家在檢測濕氣是否進入飛機結構方面具有多年經驗的公司。這家公司的老板Ralf Grispen表示：“熱成像儀進行檢測是一種高效快速的檢測方式，而傳統的檢測方法，例如通過錘子敲擊材料表面，通過聽聲音的差別進行檢測等與之相比準確度較差且受時間影響。此外，熱成像儀可以通過溫度差來展示飛機結構的全貌，并且可以清晰的展示出水分的分布。最重要的是，熱成像儀可以報告、分析并且解釋可能隱藏的大量濕氣”。

熱量差的挑戰

Ralf Grispen先生接下來補充道：“使用熱成像儀來檢測的最佳時間是飛機降落后的一個小時之內，這是你可以得到復合材料和濕氣之間差別效果最好的熱量圖像”。

由于濕氣和復合材料具有不同的熱性能。當加熱或冷卻達到熱平衡后，可以觀察到濕氣和材料之間的不同。通過熱成像儀，可以清晰的觀察到材料表面熱量分布。然而，要想一直得到好的熱分析效果仍然是困難的。在2015年，Thermografisch Adviesbureau BV的團隊受邀來到波音公司進行一家飛機機翼的檢測，這架飛機在幾天前已經停放在飛機庫中。

“在這種情況下，由于飛機庫的密閉環境，濕氣和飛機結構材料之間的熱量差并不明顯。因此在飛機降落后檢測才是最佳的。我們想挑戰這個熱量差的難題，于是我們通過各種方法來增加熱量差，一種方法是進行加熱讓被檢測的材料達到一個恒定的溫度，這種方法通常也叫做加熱熱成像。但其缺點是通過加熱后會發生短暫的熱傳導效應而使圖像不穩定。盡管加熱熱成像是一種精確度高的檢測方法，但是實際情況下卻應用較少。因為為了得到這樣一個熱量成像圖是非常消耗時間的，而且性價比比較低，所以這并不是一個很好的選擇。Ralf Grispen先生向我們講述了他們的主要思路。

熱成像儀的成功

為了滿足熱量差的需求，Thermografisch Adviesbureau BV的團隊需要進一步的探究。他們首先決定在飛機庫中使用移動冷庫以及干冰直接冷卻機翼，通過這種方法來盡可能模擬飛機的飛行環境和飛機降落后的熱量差。此外，通過操縱起重機來移動機翼保證了每個結構可以得到仔細的檢查。

“我們希望可以向客戶也同時向自己證明研發的熱成像儀的效果。我們準備了一個小的測試樣本，該樣本具有和波音客機上機翼相同的材料，向其中注入水分，之后進行下一步的檢測。通過FLIR P660型熱成像儀我們成功的進行飛機復合材料的進水檢測，通過所得到的熱成像圖和原圖進行比對，清晰的發現了這些水分的存在“。Ralf Grispen先生補充道。

保證檢測的質量

針對上述情況，Ralf Grispen先生推薦了一款FLIR P660型的熱成像儀。“通過多年的使用證明FLIR P660型的熱成像儀是一臺可靠的熱成像儀，可以提供清晰度較高的分析圖片以及詳細的數據。”

最后他表達了自己對于熱分析儀的看法，“未來熱成像儀在飛機工業上會扮演更為重要的角色，尤其是隨著越來越多的復合材料在飛機上得到應用，這種重要性會進一步放大。熱成像儀作為飛機進水檢測的主要方法，擁有著其他方法無法比擬的性價比，對于保證飛機結構和乘客安全，選擇熱分析儀是必須的”。

原文參考地址：Creative Inspection for Water Ingress in Composite Aircraft Material

感謝材料編輯部問一鳴提供素材