利用原位热梯度和跨损伤的膨胀差的复合层压板损伤检测法制造技术

本发明专利技术的题目是利用原位热梯度和跨损伤的膨胀差的复合层压板损伤检测法。用于原位检查复合结构的实例系统包括表面应变成像设备和控制器。表面应变成像设备配置为当复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且在复合结构内存在温度梯度时对复合结构的外表面的区域进行成像。控制器包括处理器和存储器并且配置为使用由表面应变成像设备接收的数据检测由温度梯度所导致的区域中外表面的平面外位移。控制器还配置为确定该平面外位移满足阈值条件，并且基于确定平面外位移满足阈值条件，标记外表面的该区域进行进一步检查。

【技术实现步骤摘要】
利用原位热梯度和跨损伤的膨胀差的复合层压板损伤检测法
本公开总体上涉及无损检查，并且更具体地涉及基于热膨胀差无损检查复合结构的系统和方法。
技术介绍
现代航空航天结构易受机械损伤。举例来说，冰雹或雷暴可在飞行器飞行或在地面上时损伤飞行器的蒙皮(例如，机身、机翼或其他结构)。类似地，偶然接触各种地面物体或碎屑也可损伤飞行器的蒙皮。因此，检测飞行器蒙皮损伤的能力对于那些飞行器的操作员很有用。在飞行器蒙皮中，越来越多地使用复合材料作为常规材料——比如铝和钢合金——的替代。复合材料的使用部分是由于复合材料固有的大体高强度重量比。复合材料通常包括成层施加的增强纤维网络和基本上润湿增强纤维以在树脂和增强纤维之间形成紧密接触的树脂。由于对飞行器蒙皮的高能冲击，飞行器蒙皮表面下可能发生分层或相邻层分离。在一些例子中，分层可能比潜在损伤的任何外部视觉显示都大。
技术实现思路
在一个实例中，描述了原位检查复合结构的系统。该系统包括表面应变成像设备和控制器。表面应变成像设备包括检测器，并且配置为在复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且复合结构的内表面与复合结构的外表面之间存在温度梯度时对复合结构的外表面的区域进行成像。复合结构的内表面和复合结构的外表面被多个内层分离。控制器包括处理器和存储器，并且配置为使用由表面应变成像设备接收的数据来检测由温度梯度导致的区域中外表面的平面外位移。控制器还配置为确定平面外位移满足阈值条件，并且基于确定平面外位移满足阈值条件来标记外表面的该区域进行进一步检查。在另一个实例中，描述了原位检查复合结构的系统。该系统包括表面应变成像设备和控制器。表面应变成像设备包括检测器，并且配置为在复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且在复合结构的内表面和复合结构的外表面之间存在温度梯度时对复合结构的外表面的区域进行成像。复合结构的内表面和复合结构的外表面被多个内层分离。控制器包括处理器和存储器，并且配置为从表面应变成像设备接收指示复合结构的外表面形状的数据。另外，控制器配置为确定该数据是否指示复合结构的多个内层的内层之间的分层。在另一个实例中，描述了原位检查复合结构的方法。该方法包括在复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且复合结构的内表面和复合结构的外表面之间存在温度梯度时使用表面应变成像设备对复合结构的外表面的区域进行成像。复合结构的内表面和复合结构的外表面被多个内层分离。方法还包括通过控制器使用由表面应变成像设备接收的数据检测由温度梯度导致的区域中外表面的平面外位移。另外，该法包括通过控制器确定平面外位移满足阈值条件，并且基于确定平面外位移满足阈值条件通过控制器标记外表面的该区域进行进一步检查。已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实例中独立地实现，或者可以在又其他实例中组合，可以参考以下描述和附图来查看其进一步的细节。附图说明在所附的权利要求中阐述了认为是说明性实例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对本公开的说明性实例的详细描述，将最好地理解说明性实例以及优选的使用模式、其进一步的目的及描述，其中：图1示出了根据实例的系统。图2是根据实例的温度梯度对飞行器蒙皮的影响的概念性说明。图3是根据实例的温度梯度对飞行器蒙皮的影响的另一个概念性说明。图4示出了根据实例的表面应变成像设备。图5示出了根据实例的另一个表面应变成像设备。图6示出了根据实例的另一个表面应变成像设备。图7是根据实例的飞行器的原位检查的概念性说明。图8是根据实例的飞行器的原位检查的另一个概念性说明。图9是根据实例的飞行器的原位检查的另一个概念性说明。图10显示了根据实例的方法的流程图。图11显示了与图10所显示的方法一起使用的另外的操作。具体实施方式现在将在下文中参考附图更充分地描述所公开的实例，在附图中显示了一些但并非所有公开的实例。实际上，可以提供数个不同的实例，并且不应将其解释为限于本文所阐述的实例。相反，提供这些实例使得本公开内容透彻和完整，并将本公开内容的范围充分传达给本领域技术人员。由于复合飞行器蒙皮在操作期间容易受到机械损伤，因此需要检查技术来评估复合飞行器蒙皮的结构健康状况。在实例中，描述了用于检查复合结构——比如复合飞行器蒙皮——的系统和方法。该系统和方法有助于原位，换句话说，在飞行器处于服务中时，检查飞行器复合蒙皮的损伤。进一步地，系统和方法允许鉴定可能在视觉检查中隐藏的损伤，比如分层。在实例方法中，表面应变成像设备用于检查复合结构的内表面和复合结构的外表面之间具有温度梯度的复合结构。方法包括当复合结构的温度温热至与周围环境热平衡时使用表面应变成像设备对复合结构的外表面的区域进行成像。由于该温度梯度，复合结构内的缺陷可以在复合结构的外表面上产生异常。例如，由于温度梯度，复合结构内的分层可能导致复合结构的外表面中的平面外位移。使用由表面应变成像设备接收的数据，控制器可以检测这种由温度梯度导致的外表面的平面外位移。另外，控制器可以确定平面外位移满足阈值条件，并且标记外表面的该区域进行进一步检查。该方法可以用于检查从巡航到着陆的过渡期间暴露于温度波动的飞行器蒙皮。飞行器可能在大约10,000米的海拔巡航一段较长的时间段。在该海拔下，平均温度在-56℃左右。因此，在巡航时，飞行器蒙皮可以冷却至与周围环境的热平衡。下降时，周围环境的温度将升高至如此温度，该温度大于巡航海拔下的温度。因此，飞行器蒙皮的温度在下降期间可能开始升温，其中飞行器蒙皮的外层比飞行器蒙皮的内层升温更快。结果，在着陆时以及在着陆后的一段时间，飞行器蒙皮将具有在飞行器蒙皮的内表面和飞行器蒙皮的外表面之间自然发生的温度梯度。有利地，本文所述的系统和方法可以用于检查飞行器蒙皮而不需要延长的停用时间。例如，该系统和方法可以用于在飞行之间的停机期间检查飞行器蒙皮。进一步地，检查技术是非侵入性技术，其可以在不移除面板或物理接触飞行器蒙皮的情况下进行。因此，系统和方法提供了飞行器蒙皮和其他复合结构的快速、原位损伤检测的解决方案。下文参考附图描述了这些系统和方法的各种其他特征。现在参考图1，图1示出了根据实例的系统100。如图1中所显示，系统100包括表面应变成像设备102、控制器104和输出部件106。控制器104和/或输出部件106可以联接至表面应变成像设备102或定位在表面应变成像设备102内。表面应变成像设备102、控制器104和/或输出部件106还可以通过一个或多个通信链路的方式彼此有线或无线通信或者与中央计算装置有线或无线通信。进一步地，表面应变成像设备102、控制器104和输出部件106可以是公共设备的部件。该设备可以是便携式设备。如显示，表面应变成像设备102包括检测器108。例如，检测器108可以包括电荷耦合装置(CCD)相机。表面应变成像设备102配置为使用检测器108对复合结构110的外表面的区域进行成像。复合结构的一个实例是航空航天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于原位检查复合结构(110)的系统(100)，所述系统包括：/n包括检测器(108，408，508，608)的表面应变成像设备(102，400，500，600，704，804，904a-c)，所述表面应变成像设备配置为当所述复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且所述复合结构的内表面(306)和所述复合结构的外表面(310)之间存在温度梯度时对所述复合结构的所述外表面的区域进行成像，其中所述复合结构的所述内表面和所述复合结构的所述外表面被多个内层(308)分离；和/n包括处理器(112)和存储器(114)的控制器(104)，所述控制器配置为：/n使用由所述表面应变成像设备接收的数据检测由所述温度梯度导致的所述区域中所述外表面的平面外位移，/n确定所述平面外位移满足阈值条件，并且/n基于确定所述平面外位移满足所述阈值条件，标记所述外表面的所述区域进行进一步检查。/n

【技术特征摘要】
20200210 US 16/786,5881.一种用于原位检查复合结构(110)的系统(100)，所述系统包括：
包括检测器(108，408，508，608)的表面应变成像设备(102，400，500，600，704，804，904a-c)，所述表面应变成像设备配置为当所述复合结构的温度温热至与周围环境热平衡并且所述复合结构的内表面(306)和所述复合结构的外表面(310)之间存在温度梯度时对所述复合结构的所述外表面的区域进行成像，其中所述复合结构的所述内表面和所述复合结构的所述外表面被多个内层(308)分离；和
包括处理器(112)和存储器(114)的控制器(104)，所述控制器配置为：
使用由所述表面应变成像设备接收的数据检测由所述温度梯度导致的所述区域中所述外表面的平面外位移，
确定所述平面外位移满足阈值条件，并且
基于确定所述平面外位移满足所述阈值条件，标记所述外表面的所述区域进行进一步检查。


2.根据权利要求1所述的系统，其中确定所述平面外位移满足所述阈值条件包括确定所述外表面的所述平面外位移的高度超出阈值高度。


3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括输出部件(106)，其中标记所述外表面的所述区域进行进一步检查包括使输出部件输出视觉指示。


4.根据权利要求1所述的系统，其中标记所述外表面的所述区域进行进一步检查包括在所述复合结构的图上突出显示与所述区域相对应的区。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述复合结构包括飞行器蒙皮(708，808，908)，并且其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·格尔茨，G·E·乔格森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US