進口高清內窺鏡在高壓渦輪轉子葉片前緣檢查中的應用-發(fā)現并識別缺陷
航空發(fā)動機在服役期間，高壓渦輪轉子葉片發(fā)生裂紋甚至斷裂導致意外停車，是可能遇到的問題之一，對飛行安全性帶來極大的隱患，因此對于發(fā)動機高壓渦輪轉子葉片裂紋的孔探檢查更外重要。本文以CFM56系列發(fā)動機的葉片前緣檢測為例，介紹進口高清內窺鏡在這一領域中的應用。
在孔探之前，首先要選擇合適的孔探設備，根據CFM56系列發(fā)動機預留的孔探口以及葉片前緣的結構，檢測路徑并非直通路，因此選擇柔性內窺鏡。由于光纖內窺鏡采用一組光纖共同傳導圖像，導致圖像有蜂窩狀并不清晰，因此更多的時候選擇柔性的視頻內窺鏡。特別是成像及各方面性能優(yōu)越的進口高清視頻內窺鏡，例如美國韋林旗艦產品MViQ，是執(zhí)行孔探檢測的優(yōu)選儀器。
開始孔探工作，即通過設置在燃燒室上的孔探口或點火電嘴安裝口，將高清視頻內窺鏡MViQ的探頭向后，穿過燃燒室和高壓渦輪導向葉片，對高壓渦輪的轉子葉片前緣進行孔探檢查。在檢查過程中，可以利用MViQ的360度全方位探頭導向能力，對前緣做細致的檢查。一旦發(fā)現缺陷，需要根據缺陷的種類以及所處的位置做出判斷。
葉片前緣的缺陷包括涂層脫落、氧化、裂紋等，而高壓渦輪轉子葉片通常分為A、B、C三個區(qū)，C靠近葉根區(qū)、A離葉根區(qū)最遠，發(fā)生于C區(qū)的缺陷，安全隱患尤為嚴重。根據發(fā)動機孔探檢測維護手冊的要求，對于外表涂層脫落和氧化/變色這兩種缺陷，通常可以放行，但要視具體情況縮短檢查間隔；對于裂紋這種缺陷，如果出現在A或B區(qū)可以放行，否則不能放行，需要更換送修。
上面的檢測過程說起來容易，但是在實際檢測中，發(fā)現缺陷后如何識別缺陷的類型，有時并非易事。為了起到保護的作用，高壓渦輪轉子葉片外表通常都有涂層，一般情況下涂層表面先出現破損，也有可能是葉片基層裂紋，因為涂層的存在，當發(fā)現形似裂紋的缺陷時，不容易分辨是涂層脫落或基材剝落的痕跡，還是真實的裂紋。而這一決策，特別是對于C區(qū)的疑似裂紋，任何誤判都可能帶來不小的損失，要么需要擔負不必要的高額換發(fā)和維修費用，要么需要擔負空中停車的風險。
針對這一問題，進口高清內窺鏡MViQ可以充分發(fā)揮旗艦產品的優(yōu)勢。一方面，百萬高清的像素數，以及逼真的色彩還原能力，可以提供大量的圖像細節(jié)幫助用戶識別裂紋的性質；另一方面，MViQ的相位掃描三維立體測量功能，可以生成缺陷部位的3D云圖，并且可以實現三維旋轉和放大從不同角度觀察判別缺陷形貌，圖像中如果是涂層脫落或基材剝落痕跡線兩側形成一個尺寸很小的臺階，而真實裂紋在痕跡線上會有一個表面深度尺寸較大的突變。此外，還可以利用深度圖的不同顏色變化，幫助判斷是否為葉片基層裂紋。
本文以葉片前緣為例，介紹了進口高清內窺鏡的發(fā)現以及識別缺陷的檢測應用，實際上高壓渦輪轉子葉片的后緣也是類似的檢測思路，在具體實踐中，往往是先檢測后緣，后檢測前緣，而且不論是否發(fā)現了缺陷，都要做全面的檢查。1997年交付使用的CFM56-7，就有過因局部熱應力集中產生裂紋、并導致葉片失效的案例，定期執(zhí)行專業(yè)、細致、全面的孔探檢查非常有必要，因為安全重于泰山。
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