先进的无损检测技术.pdf

28航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING2016/3输 入 错 误 指 令 ， 维 修 人 员 仅 仅 需 要 再 次尝 试 ， 直 到 获 取 准 确 的 信 息 为 止 ， 并 不 会引 起 严 重 的 后 果 。 而 在 另 外 一 种 极 端 情 况下 ， 如 果 想 要 采 用 语 音 识 别 技 术 验 证 维 修人 员 的 身 份 或 者 替 代 主 管 对 维 修 工 作 进行 签 字 放 行 ， 这 就 需 要 识 别 技 术 极 其 准确 。 IFS公 司 认 为 当 前 语 音 识 别 技 术 的 准确 度 已 经 足 以 帮 助 维 修 人 员 节 省 大 量 的维 修 时 间 ， 但 距 离 替 代 签 署 还 尚 有 差 距 。同 样 ， 一 些 大 型 维 修 服 务 供 应 商 也对 声 控 技 术 很 感 兴 趣 。 荷 兰 皇 家 航 空 维修 工 程 公 司 表 示 ， 任 何 与 人 类 的 视 觉 、 听觉 、 触 觉 、 嗅 觉 和 语 言 实 现 互 联 的 传 感 器都 可 以 为 维 修 工 作 提 供 帮 助 ， 不 仅 包 括与 移 动 解 决 方 案 有 机 结 合 的 声 控 设 备 ，也 包 括 其 他 任 何 将 声 音 转 换 为 文 字 或 指令 的 设 备 。 这 些 设 备 都 有 助 于 维 修 人 员解 放 双 手 ， 节 省 时 间 ， 使 维 修 人 员 更 能 全神 贯 注 于 维 修 工 作 本 身 ， 从 而 提 高 维 修工 作 效 率 。荷 兰 皇 家 航 空 维 修 工 程 公 司 已 经 将声 控 技 术 列 入 其 “ 心 愿 单 ” 中 。 因 为 该 公司 认 为 声 控 技 术 本 身 已 经 相 当 成 熟 ， 目前 将 该 技 术 应 用 于 航 空 维 修 领 域 面 临 的主 要 挑 战 是 如 何 确 保 其 与 语 音 接 收 设 备的 连 通 性 。 除 了 连 通 性 外 ， 另 外 一 项 主 要挑 战 是 背 景 噪 声 和 语 音 信 息 传 输 的 带 宽有 限 。 此 外 ， 在 维 修 工 作 中 应 用 声 控 系 统的 前 提 是 需 要 对 目 前 的 报 告 系 统 进 行 重新 设 计 ， 必 须 确 保 系 统 接 收 到 的 内 容 与先进的无损检测技术Looking for Trouble■ David Armstrong庞 大 、 低 成 本 航 空 公 司 （ LCC） 不 断 涌 现 、各 航 空 公 司 机 队 扩 张 计 划 等 各 方 面 需 求的 推 动 下 ， 不 仅 波 音 和 空 客 等 大 型 飞 机 制造 商 的 飞 机 销 量 屡 创 新 高 ， 一 些 大 型 航 空公 司 由 于 旅 客 数 量 的 激 增 也 赚 得 盆 满 钵盈 。波 音 公 司 2015年 的 飞 机 交 付 量 创 纪录 地 达 到 了 762架 （ 2014年 的 交 付 数 量 为723架 ） ， 且 储 备 订 单 数 量 达 到 了 5800架 。空 客 公 司 2015年 的 飞 机 交 付 数 量 也 达 到了 655架 ， 且 获 得 了 1036架 飞 机 订 单 ， 致 使储 备 订 单 达 到 6787架 ， 且 其 首 架 A320neo单 通 道 飞 机 也 已 于 2016年 1月 正 式 交 付 。国 际 航 空 运 输 协 会 （ IATA） 公 布 的 数据 显 示 ， 2015年 乘 坐 飞 机 的 旅 客 数 量 达 到无 损 检 测 市 场 前 景 广 阔无 损 检 测 设 备 主 要 是 使 用 微 径 工 具伸 入 其 他 器 械 难 以 进 入 的 发 动 机 内 腔 ， 或者 利 用 搭 载 检 测 设 备 的 无 人 机 为 飞 机 完成 机 体 和 机 翼 的 外 部 检 查 工 作 ， 帮 助 维 修企 业 节 省 拆 解 部 件 所 需 的 时 间 ， 降 低 维 修成 本 。 在 中 央 修 理 站 中 ， 维 修 人 员 也 不 再像 之 前 一 样 需 要 先 将 部 件 从 飞 机 上 拆 除 ，在 完 成 检 查 后 再 将 部 件 装 回 原 处 ； 而 只 需使 用 目 视 检 查 设 备 （ VIE） 获 取 的 检 测 图像 和 检 测 视 频 ， 根 据 检 查 结 果 进 行 维 修 决策 ， 并 且 还 可 与 场 外 的 维 修 技 术 专 家 进 行实 时 沟 通 。近 年 来 ， 民 航 业 的 发 展 呈 现 一 片 大好 的 景 象 ， 发 展 中 国 家 中 产 阶 级 队 伍 日 益被 认 为 是 技 术 含 量 高 、 投 资 回 报 率高 的 飞 机 维 修 行 业 受 到 不 少 投 资 者 的 青睐 ， 不 仅 各 大 航 空 公 司 致 力 于 扩 展 其 全球 维 修 网 络 ， 各 方 投 资 者 也 千 方 百 计 进入 这 一 领 域 ， 纷 纷 占 地 建 厂 。 其 中 ， 位 于欧 洲 和 南 美 洲 的 维 修 企 业 已 经 进 入 运 营成 熟 期 ； 随 着 亚 太 区 域 以 及 中 国 、 印 度 和巴 西 等 国 民 航 业 的 崛 起 ， 这 些 区 域 的 维修 企 业 也 正 在 发 展 壮 大 。 为 了 节 约 成 本 ，民 航 飞 机 、 军 用 飞 机 和 公 务 机 的 运 营 商均 希 望 能 够 尽 量 缩 短 飞 机 停 场 时 间 ， 因此 ， 无 需 拆 卸 飞 机 部 件 就 可 获 取 内 部 检查 结 果 的 无 损 检 测 （ NDT） 设 备 在 飞 机 维修 工 作 中 的 重 要 性 与 日 俱 增 。作为维修工作中的一项“利器”，无损检测目视检查设备（VIE）能够帮助航空公司节省大量的维修工作时间，降低维修成本，其重要性与日俱增。再加之其网络连通性和数据管理能力的不断提升以及未来与无人机系统的有机结合，VIE可能会为飞机维修带来一种新的工作方式。维 修 人 员 报 告 的 内 容 相 符 。汉 莎 技 术 也 在 关 注 声 控 技 术 的 发展 ， 但 目 前 暂 不 会 自 行 研 发 相 关 产 品 。 霍尼 韦 尔 公 司 正 在 针 对 维 修 和 检 查 工 作 开发 一 款 名 为 Vocolled的 语 音 解 决 方 案 ， 该方 案 已 经 在 汉 莎 技 术 的 APU检 查 车 间 进行 测 试 。事 实 上 ， 除 了 航 空 维 修 领 域 可 能 会应 用 声 控 技 术 ， 航 空 公 司 的 其 他 领 域 也会 。 因 为 现 在 的 语 音 识 别 和 自 然 语 言 处理 技 术 已 经 非 常 成 熟 ， 也 许 在 不 久 的 将来 ， 我 们 将 能 够 看 到 这 一 技 术 在 个 人 生活 和 工 作 的 方 方 面 面 有 所 应 用 。（ 蓝 楠 ， 编 译 自 AW&ST 2016-2-24）先进技术 ADVANCED TECHNOLOGY www.aviationnow.com.cn29AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING航空维修与工程2016/3了 35亿 人 次 ， 且 预 计 到 2034年 全 球 飞 机 旅客 的 数 量 将 会 翻 一 番 ， 达 到 70亿 人 次 。飞 机 维 修 业 也 伴 随 着 民 航 业 的 蓬 勃发 展 而 稳 步 发 展 ， 据 CAVOK公 司 的 预 测显 示 ， 未 来 20年 全 球 维 修 市 值 将 会 以 4.1%的 复 合 年 增 长 率 增 长 ， 到 2025年 将 会 超 过1000亿 美 元 。 综 上 所 述 ， 先 进 的 VIE设 备 将在 保 障 全 球 航 空 运 输 市 场 的 高 效 运 行 和庞 大 机 队 的 持 续 安 全 方 面 发 挥 越 来 越 重要 的 作 用 ， 其 需 求 也 将 更 加 旺 盛 。汉 莎 技 术 公 司 （ LHT） 、 伊 比 利 亚 航 空维 修 公 司 （ Iberia Maintenance） 和 法 荷 航 维修 工 程 公 司 （ AFI KLM E&M） ， 以 及 GE航空 公 司 （ General Electric Aviaition） 、 达 美 技术 公 司 （ Delta TechOps） 、 航 空 技 术 服 务 公司 （ Aviation Technical Services） 和 标 准 航 空（ StandardAero） 等 大 型 航 空 维 修 企 业 都 在大 量 应 用 VIE。 例 如 GE检 测 公 司 生 产 的 远程 目 视 检 查 （ RVI） 设 备 — — Mentor Visual IQVideoProbe一 体 化 手 持 式 便 携 型 工 业 视频 内 窥 镜 ， 不 仅 应 用 于 制 造 生 产 线 ， 而 且还 被 GE航 空 应 用 于 发 动 机 维 修 生 产 线 的在 翼 支 援 （ OWS） 、 产 品 保 障 工 程 （ PSE） 、外 场 服 务 工 程 （ FSE） 等 工 作 中 。VIE性 能 日 益 提 升VIE主 要 分 为 普 通 内 窥 镜 、 视 频 内 窥镜 、 纤 维 内 窥 镜 等 几 大 种 类 。普 通 内 窥 镜 通 常 由 刚 性 或 弹 性 的 光学 镜 筒 、 检 测 目 镜 以 及 安 装 于 远 端 探 头 上的 摄 像 头 组 成 ， 现 在 也 可 与 自 带 照 明 功 能的 影 像 或 视 频 设 备 配 合 使 用 ， 可 拍 摄 更 高质 量 的 照 片 和 视 频 ； 视 频 内 窥 镜 具 有 记 录功 能 ， 可 存 储 检 测 过 程 中 所 有 拍 摄 的 照 片和 视 频 ； 纤 维 内 窥 镜 则 是 通 过 管 线 电 缆 传输 捕 获 到 的 检 测 图 像 。GE航 空 表 示 ， 首 款 便 携 型 视 频 内 窥镜 是 由 GE检 测 技 术 公 司 于 1993年 研 发的 ， 而 此 前 ， 目 视 检 查 只 能 通 过 不 具 备 摄像 功 能 的 硬 性 内 窥 镜 和 纤 维 内 窥 镜 完 成 。这 类 视 频 内 窥 镜 设 备 最 初 应 用 于 医 疗 领域 ， 之 后 逐 渐 扩 展 至 工 业 领 域 ， 用 于 设 备检 测 。 GE航 空 于 2014年 自 行 研 发 的 Mentor Visual IQVideoProbe内 窥 镜 ， 采 用 了 三 维立 体 相 位 扫 描 测 量 技 术 ， 通 过 对 被 检 测 区域 表 面 进 行 扫 描 ， 显 示 剖 面 视 图 ， 帮 助 操作 人 员 做 出 更 准 确 的 判 断 。 以 外 场 服 务 代表 的 工 作 为 例 ， 他 们 通 常 需 要 完 成 多 个 部件 的 目 视 检 查 和 测 量 工 作 ， 包 括 精 确 测 量涡 轮 叶 片 尖 端 与 机 匣 之 间 的 间 隙 等 工 作 。在 过 去 ， 完 成 这 类 测 量 十 分 困 难 ， 但 现 在只 需 借 助 Mentor Visual IQVideoProbe内 窥镜 提 供 的 三 维 点 云 图 ， 外 场 服 务 代 表 即 可轻 松 完 成 这 些 测 量 工 作 ， 且 精 确 度 可 达 到0.01mm。在 VIE的 众 多 性 能 参 数 中 ， 精 度 是 至关 重 要 的 一 个 。 因 为 只 有 达 到 一 定 的 检 测精 度 才 能 识 别 出 飞 机 各 种 部 件 在 恶 劣 飞行 环 境 中 所 遭 受 的 极 端 冷 热 环 境 、 鸟 撞 击和 金 属 疲 劳 的 威 胁 ， 以 及 目 视 检 查 中 识 别出 的 潜 在 故 障 （ 腐 蚀 、 变 色 、 热 畸 变 、 外 来物 损 伤 、 裂 纹 和 变 形 等 ） 。 在 实 际 中 ， 通 常70%~80%的 这 类 潜 在 故 障 均 发 生 在 机 体上 ， 其 余 20%~30%多 发 生 在 发 动 机 叶 片 和飞 机 机 翼 上 。内 窥 镜 通 常 用 于 完 成 飞 机 涡 轮 发 动机 的 内 部 检 测 ， 以 详 细 检 查 发 动 机 内 部 的压 气 机 、 燃 烧 室 和 涡 轮 部 件 。 GE检 测 技 术公 司 表 示 ， 使 用 内 窥 镜 对 压 气 机 进 行 检 查需 要 先 将 探 头 通 过 进 气 孔 、 排 气 口 或 预 留的 内 窥 镜 入 口 伸 入 压 气 机 内 腔 ， 检 查 过程 中 需 要 贯 穿 压 缩 机 叶 片 后 缘 和 导 向 叶片 ， 仔 细 核 查 是 否 遭 受 外 来 物 损 伤 或 者 发生 腐 蚀 。 在 燃 烧 室 的 检 查 工 作 中 ， 主 要 是检 查 火 焰 筒 是 否 出 现 了 裂 纹 和 错 位 ， 燃 油喷 嘴 和 其 他 部 件 是 否 出 现 了 结 焦 、 开 裂 和变 形 等 情 况 。 若 要 检 查 发 动 机 涡 轮 叶 片 ，则 需 先 将 内 窥 镜 探 头 从 点 火 器 孔 或 者 预留 的 检 查 口 伸 入 内 部 ， 检 查 一 级 涡 轮 叶 片固 定 喷 嘴 和 导 向 叶 片 是 否 出 现 了 过 热 、 裂纹 、 外 来 物 损 伤 和 点 状 腐 蚀 ， 二 级 涡 轮 叶片 是 否 发 生 移 位 和 铆 钉 断 裂 。有 助 于 大 幅 提 高 维 修 效 率维 修 效 率 一 直 都 是 航 空 公 司 和 维 修企 业 关 注 的 焦 点 之 一 。 维 修 企 业 也 在 努 力尝 试 采 用 各 种 先 进 方 法 提 升 维 修 效 率 ， 缩短 维 修 时 间 ， 例 如 LHT公 司 早 在 1995年 就开 始 在 维 修 工 作 中 应 用 先 进 的 VIE。LHT公 司 认 为 ， VIE是 维 修 技 术 人 员GE 检 测 公 司 生 产 的 Mentor Visual IQVideoProbe 一 体 化 手 持 式 便 携 型 工 业 视 频 内 窥 镜 可应 用 于 发 动 机 维 修 生 产 线 的 在 翼 支 援 （ OWS） 、 产 品 保 障 工 程 （ PSE） 、 外 场 服 务 工程 （ FSE） 等 工 作 中 。来 源 于 ： GE 检 测30航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING2016/3汉 莎 技 术 的 技 术 人 员 使 用 内 窥 镜 实 施 发动 机 的 内 部 检 查 工 作 。来 源 于 ： 汉 莎 技 术得 以 精 确 完 成 工 程 调 查 的 基 础 ， 也 是 保 证其 快 速 做 出 维 修 决 策 的 必 要 手 段 。 未 来 的发 动 机 维 修 市 场 将 需 要 更 灵 活 、 更 快 速 和更 便 捷 的 维 修 服 务 ， 其 中 通 过 VIE得 到 的数 据 及 其 分 析 结 果 对 于 维 修 决 策 将 更 加重 要 。 此 外 ， 各 类 VIE开 始 与 互 联 网 技 术 相结 合 ， 利 用 互 联 网 技 术 和 便 携 设 备 为 客 户提 供 现 场 支 援 服 务 将 更 符 合 航 空 公 司 的运 营 需 求 。 GE航 空 表 示 ， 外 场 工 程 师 在 进行 外 场 服 务 时 ， 有 时 候 会 需 要 维 修 专 家 的远 程 支 援 。 现 在 ， 只 需 使 用 GE航 空 自 主 研发 的 专 业 远 程 协 作 软 件 Inspection Works Connect， 通 过 Wi-Fi网 络 即 可 将 正 在 进 行检 测 的 视 频 图 像 与 场 外 专 家 实 时 分 享 ， 专家 能 够 对 检 测 图 像 进 行 注 释 ， 实 现 双 向 协作 ， 快 速 协 助 外 场 工 程 师 做 出 更 加 准 确 地故 障 判 断 ， 可 极 大 地 提 高 工 作 效 率 。 而 此前 ， 外 场 维 修 人 员 只 能 在 完 成 所 有 检 测后 ， 将 捕 获 的 图 像 和 数 据 打 包 发 送 回 维 修中 心 ， 维 修 专 家 在 电 脑 上 下 载 这 些 数 据 后才 能 看 到 检 测 结 果 。标 准 航 空 表 示 ， 使 用 内 窥 镜 的 最 初目 的 是 检 查 发 动 机 内 部 的 详 细 情 况 ， 如 燃烧 室 衬 套 及 热 端 部 件 的 烧 蚀 情 况 等 。 而 之后 ， 使 用 内 窥 镜 的 检 测 人 员 开 始 希 望 能 够在 检 查 发 动 机 内 部 的 同 时 测 量 出 所 有 观测 到 的 损 伤 和 裂 纹 尺 寸 ； 因 此 ， 内 窥 镜 制造 商 也 相 应 地 为 内 窥 镜 增 加 了 尺 寸 测 量功 能 。 在 标 准 航 空 开 始 承 接 较 大 型 发 动 机的 维 修 工 作 后 ， 新 一 代 内 窥 镜 的 功 能 已 经不 限 于 检 查 和 测 量 ， 甚 至 还 附 加 了 磨 削 装置 ， 使 检 测 人 员 无 需 拆 解 发 动 机 即 可 完 成叶 片 弯 曲 度 校 准 工 作 。操 作 技 巧 和 经 验 至 关 重 要标 准 航 空 表 示 ， 内 窥 镜 最 常 用 于 外场 支 援 服 务 中 ， 它 要 求 人 员 具 备 一 定 的 技能 和 实 践 经 验 ， 以 便 将 内 窥 镜 获 取 的 图 像与 检 测 标 准 进 行 对 比 分 析 ， 从 而 做 出 正 确的 维 修 决 策 。 缺 乏 实 践 经 验 的 检 测 人 员 很可 能 会 误 判 发 动 机 需 要 拆 解 修 理 ， 在 将 发动 机 拆 解 后 却 发 现 其 内 部 部 件 的 状 态 完全 处 于 合 格 范 围 。 因 此 ， 维 修 企 业 需 要 聘用 或 培 养 有 经 验 的 现 场 支 援 团 队 完 成 发动 机 的 内 窥 镜 检 查 工 作 。 而 且 ， 在 发 动 机转 售 时 ， 能 够 提 供 完 整 的 内 窥 镜 检 查 视 频的 发 动 机 通 常 更 受 买 家 欢 迎 （ 视 频 可 作 为随 机 文 档 的 一 部 分 移 交 给 买 方 ） 。标 准 航 空 还 指 出 了 VIE的 一 些 额 外用 途 ， 例 如 ， 使 用 VIE为 高 压 涡 轮 叶 片 和其 他 一 些 尺 寸 较 小 、 几 何 形 状 复 杂 的 部 件执 行 内 部 通 道 （ 如 冷 却 孔 等 ） 的 检 查 工 作 。再 者 ， 标 准 航 空 还 将 管 道 镜 应 用 于 一 些 并不 要 求 完 全 拆 解 的 发 动 机 检 测 工 作 中 。 此外 ， 在 所 有 发 动 机 进 行 试 车 试 验 前 后 ， 标准 航 空 都 会 对 其 内 部 进 行 详 细 的 内 窥 镜检 测 并 保 留 完 整 的 检 测 视 频 。 这 样 可 为 客户 证 明 试 车 或 运 输 过 程 中 未 出 现 损 伤 。 作为 证 据 ， 这 些 视 频 非 常 宝 贵 。除 了 标 准 航 空 ， 广 泛 应 用 VIE设 备 的还 有 ATS公 司 。 ATS的 主 基 地 位 于 美 国 华盛 顿 州 艾 弗 雷 特 ， 其 主 要 为 美 国 西 南 航 空等 低 成 本 航 空 公 司 的 波 音 737飞 机 提 供 机体 维 修 服 务 。 ATS从 20世 纪 80年 代 就 开 始应 用 VIE， 并 且 在 其 下 属 的 工 程 、 部 附 件 维修 和 机 体 维 修 三 个 业 务 单 元 中 VIE均 得到 了 广 泛 的 应 用 。 其 中 机 体 维 修 部 门 使 用VIE的 频 率 最 高 ， 如 将 VIE用 于 发 动 机 内部 检 测 和 机 体 结 构 检 测 等 。ATS公 司 表 示 ， 近 年 来 ， 该 公 司 极 大地 拓 展 了 其 飞 机 发 动 机 内 窥 镜 检 查 的 能力 。 目 前 ， 不 仅 可 在 自 有 维 修 厂 房 内 为 发动 机 提 供 内 窥 镜 检 查 的 服 务 ， 还 有 专 门 的团 队 奔 赴 世 界 各 地 为 客 户 提 供 此 项 服 务 。此 外 ， ATS公 司 还 利 用 内 窥 镜 检 测 设 备 为普 通 设 备 难 以 接 近 的 机 体 内 部 结 构 件 （ 如飞 机 翼 尖 ） 实 施 检 测 。VIE发 展 前 景 看 好据 有 关 报 道 称 ， VIE产 业 的 全 球 市 值已 经 达 到 14亿 美 元 ， 预 计 到 2020年 ， VIE产业 的 市 值 将 增 至 70亿 美 元 。 得 益 于 近 年 来航 空 维 修 业 的 高 速 发 展 ， 应 用 于 航 空 维 修业 的 VIE产 业 也 在 蓬 勃 发 展 。 此 外 正 处 于萌 芽 中 的 搭 载 VIE的 无 人 机 检 测 设 备 也 正成 为 机 体 维 修 领 域 的 热 议 焦 点 。LHT十 分 看 好 VIE的 未 来 发 展 前 景 ，认 为 VIE将 在 数 据 分 析 和 部 件 性 能 检 测 中将 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用 。 通 过 对 VIE所收 集 数 据 进 行 分 析 ， 工 程 师 团 队 能 够 提 前预 测 飞 机 的 维 修 需 求 ， 为 客 户 制 定 出 更 合适 的 维 修 计 划 ， 从 而 改 善 发 动 机 性 能 、 延长 发 动 机 的 寿 命 。GE航 空 对 此 也 十 分 认 同 ， 并 且 已 经将 数 字 化 工 业 解 决 方 案 确 定 为 其 重 点 发展 领 域 ， 其 中 ， 无 损 检 测 设 备 是 这 类 解 决方 案 中 的 王 牌 产 品 。 GE航 空 声 称 ， 为 了 满足 日 益 增 长 的 目 视 检 查 需 求 ， GE检 测 公司 还 将 会 不 断 开 发 先 进 的 测 量 技 术 ， 持 续提 高 检 测 设 备 的 网 络 连 通 性 和 数 据 管 理能 力 。（ 蓝 楠 ， 编 译 自 ATEM） 先进技术 ADVANCED TECHNOLOGY