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    【專業文章】民航無損檢測與先進科技結合的暢想

  • 發表于:2014/5/23 8:45:55 標簽:
  •   前言:人類與動物的分界嶺在于火的使用,而智慧生命的出彩之處在于想象。有了想象,才會出現豐富多彩的世界。試想一下,當一架空客A320寬體客機穿越到數百年前,那么從飛機上走下的每一個人,是不是都會被當時的人們奉若天神。而如今,最不可思議的奇跡成為了我們日常的交通工具。這一切,都得益于我們從不滿足的思想?!吧幌?,想象不止”,如今出現的先進科技,在不久后的將來有哪些能為我們民航無損檢測工作所用呢?讓我們一起暢想一下吧。

      接觸式檢測與爬行機器人

      隨著科技的發展,越來越多的人工智能已經服務于人們需求的各個層面:從用于處置或銷毀爆炸可疑物的排爆機器人,到從事水下疑似物體搜尋的深海機器人,再到房間里使用的做飯機器人、清潔機器人。這些先進的機器的出現,都是節省精力保障工作安全、實現人力無法觸及區域施工的典范。那么,將來為什么不能讓它為我們民航維修工作服務呢?

      飛機機身內部外部有很多不易接近的地方,而帶吸盤的爬行機器人可爬行至我們需要的目標區域,且不受天氣影響(雨天、夏天的烈日)。并且類似于超聲、渦流等重復性掃查工作,疲勞度高,枯燥性強,在對大面積區域進行缺陷尋找時機器人可以無差別檢查,并將掃查數據及時傳送至附近的無損檢測工程師進行甄別。試想一下,當一位無損檢測工程師同時指令幾個甚至幾十個在不同站位工作的機器人時,他手上掌握著的不僅僅是工作周期的縮短、或是人力成本的解放,而是更多部件和結構因為裂紋或腐蝕得以精確發現并測量,使得損傷容限設計下的航空材料不至于提前被更換而節約的維修成本。

      結構油箱的滲漏檢查也可使用小型機器人完成。由于結構油箱施工環境惡劣,操作空間小,油箱內部結構復雜,燃油滲漏路徑難以分析,內漏點很難確定,導致油箱修補工作需要很長的停場時間,甚至反復幾次才能完成。而如果使用爬行機器人來完成這項任務呢?那么也許它的優點將使得這項工作變的不再那么耗時,它甚至可以在找準油箱內漏點后直接進行滲漏位置的修補工作。

      發動機葉片損傷與3D模型打印

      大家了解3D打印技術嗎?它已經用其自身證明了太多的神奇之處。

      《3D打印·從想象到實現》這本書中有這樣一個例子:該書筆者和其同事為了解決不能將珍貴海外文物(楔形文字及其載體)帶回國研究的困擾,使用CT掃描后將數據成功轉換成3D打印實物副本。并且他們得到了一個意想不到的收獲,那就是CT掃描可以捕捉該文物的內部,而3D打印可以如實的將其呈現在實物模型中,從而可以讓他們敲開副本來研究,而不至于損壞文物。讀到這里我們發現,也許這種前沿科技將會對我們發動機在翼維修帶來一個全新的概念,那就是“邊使用,邊制造”。為什么這樣講呢?首先,我們可以使用CT掃描構建出核心機內葉片的三維模型文本,雖然通常三維CAD模型很難有直觀感受,但我們可以使用 3D打印機打印出外部模型,將模型解剖開來,用于直觀且精確的評估其內部受損情況。只要當地有一臺3D打印機,我們甚至可以讓分布在全國,乃至全球的維修團隊同步參與到此次評估中來。我們要做的就是把掃描出的文本數據傳輸給他們。當評估結果出來后再利用3D打印的“增材制造”方案直接在核心機內用3D打印機對葉片受損的部位進行修補。這樣,一個符合運行標準的“新發動機”就可以繼續在飛機上使用了。而通常這樣的流程通常需要拆除發動機運輸到大修廠將其分解后才能完成。

      內窺鏡檢測與可變焦距魚眼探頭

      內窺鏡檢測作為無損檢測的重要分支,已在民航無損檢測,尤其是在翼發動機內窺檢測中發揮著其不可替代的作用。目前所使用的CCD視頻內窺鏡已經可以與照相機、攝像機或電子計算機連接,組成照相、攝像和圖象處理系統,從而進行視場目標的檢測、記錄、貯存和圖象分析,為診斷和處理提供很好的保證。然而學科的發展和技術的使用必有其現實性的短板:由于鏡頭視角限制、改變焦距需更換鏡頭、測量時需盡量接近被測區域、調整觀察位置只能調節柔性鏡導向管等特點使得該項技術手段的發展受到制約。

      將來我們如果在內窺鏡端部嵌入一個魚眼鏡頭,視線范圍可達180度。攝像頭所取景的圖像,經過攝像機內部主芯片的圖像處理技術對球面圖像進行修正和圖面展開處理。轉化為適合人眼的正常平面視圖。并且可以讓鏡頭以滾動狀態做任意角度旋轉,即可讓內窺鏡在發動機內部做到“檢測無死角,接近無難度”。并且我們可以想象讓內窺鏡搭載智能控制器,提前輸錄發動機核心機各部件完好時的視覺狀態及尺寸,并自動調整到與檢查對象同等條件(如焦距、角度等)用來和檢查對象進行掃描比對,損傷位置和損傷尺寸便會一目了然。那么缺陷的檢出率、檢出時間、檢出精度說不定會出現一次飛躍。

      飛機損傷與云計算技術

      未來的某一天,你告訴你的朋友們說,下周末出行一定要乘坐下午3點以后的航班,因為在此之前,會有雷暴出現。而那天的上午真的電閃雷鳴。幸好他們聽了你的話,才沒有耽誤行程。他們驚嘆于你的神通,但他們并不知道,你對這次氣候的精確預測居然是坐在自家的家用電腦前完成的。而這一切要歸功于強大的“云計算”。云計算(cloud computing)是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。它可以讓你體驗每秒10 萬億次的運算能力,擁有這么強大的計算能力可以讓你預測氣候變化甚至可以模擬核爆炸。而完成此項工作,你用的已經不再是成本極其高昂的大型計算機,而可以是辦公室里的任意一臺商用電腦,甚至是你隨身攜帶的Ipad。那么如果讓它來服務于我們的飛機損傷監控工作呢?

      當飛機損傷出現后,我們除了定期檢查來監控它的發展過程,更可以成為“先知”:我們的工程師坐在電腦前只需要根據每架飛機的不同飛行狀態,通過輸入相關運行環境,材料類型,就可以推算出該部件受損后的使用極限,使用時長,從而在保障運行安全的情況下最大的控制維修成本。也許某一天,在工程師的指導下,我們換下了一塊看似還尚好的金屬板,但我們卻能確信,潛藏在它深處的一處小腐蝕,即將發展成不可接受的裂紋。這就是科技的魔力。

      手工控制的局限性很大,后來出現了機械控制,得益于信息技術的發展,機械搭上了智能的翅膀。航空業歷來都是走科技發展的最前沿,往往有什么新的科技成果都會被航空業加以吸收利用。以上的各種都是和已經出現的科學技術或科研成果結合后的暢想,雖然能夠實現還需要實踐和努力,但只要有方向,那成功也就不遠了。我們希望它們能早日為我們所用,從而助力民航維修行業的科技發展。

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