科技日報記者 魏依晨
在“智能制造”全面覆蓋航空工業(yè)領域背景下，一場靜默的技術革命正在改變著國產航空裝備的質量安全格局。
4月1日，南昌航空大學省一流高峰特色學科儀器科學與技術學科帶頭人、太行實驗室智能無損檢測創(chuàng)新中心主任盧超教授，正在進行最新的航空構件檢測。20多年來，他所帶領的團隊專注研究“復雜型面航空構件陣列超聲成像檢測關鍵技術”，成功攻克了航空柱塞泵多孔轉子、直升機旋翼槳葉前緣包片（加熱組件）、直升機槳轂螺栓、大型飛機風扇葉片、航空復合材料結構等幾十種復雜構件的無損檢測技術難題。取得的這些成果，不僅將我國航空構件的無損檢測水平推至國際領先，更為C919、直-20、直-8G等大國重器的使用前后裝上了“雙保險”。
撥云見日，算法描繪出檢測精準畫像
在航空工業(yè)的隱秘角落，復雜型面構件的無損檢測始終是制約行業(yè)發(fā)展的“阿喀琉斯之踵”。當柱塞泵多孔轉子、槳葉前緣包片（加熱組件）、槳轂螺栓等作為被檢對象時，傳統(tǒng)的超聲傳感器已經難以適應型面和結構如此復雜的構件檢測，檢測結果猶如“霧里看花”，自動化檢測更是難如登天。
4月初，在西北某航空制造基地的生產車間里，一套形似機械臂的檢測裝置正在對航空發(fā)動機風扇葉片坯料進行“體檢”。這是全球首套盲測成像陣列超聲檢測系統(tǒng)，其核心是基于陣列超聲虛擬源表面重構的自適應仿形頻域全聚焦成像算法。
盧超教授團隊率先提出“邊掃、邊測、邊成像”的新一代智能超聲成像理念，集成先進算法后系統(tǒng)無須預設構件CAD模型，即可通過仿形算法自動適應復雜型面完成檢測路徑規(guī)劃，解決了傳統(tǒng)超聲C掃描檢測系統(tǒng)難以實現(xiàn)隨形掃描的難題。
“這就好比給檢測設備裝上了智慧大腦，根據(jù)被檢構件型面自動規(guī)劃檢測路徑，檢測后通過先進算法直觀顯示高精度缺陷信息，并且能夠自動識別葉片中存在的缺陷，極大地解放了檢測人員的作業(yè)強度?！蔽靼材炒笮秃娇掌髽I(yè)車間生產負責人向記者展示了一組對比數(shù)據(jù)：傳統(tǒng)手工檢測需要2小時完成的風扇葉片的檢測，新系統(tǒng)僅需30分鐘。
“針對當下檢測難題，我們將其提煉并歸納為各類非規(guī)則分層介質、各向異性介質、非均質介質中聲傳播的關鍵科學技術問題，通過研究各類構件中的聲場及聚焦特性，建立了基于聚焦聲場調控的超聲傳感器設計方法?！北R超說，團隊通過這類方法，攻克了復雜檢測結構中聲波“發(fā)得出，收得準”的瓶頸難題，研發(fā)了上百款專用超聲傳感器。
重裝上陣，飛行器有了中國式“守護”
3月下旬，因為一處改動，南昌航空大學儀器科學與光電工程學院博士陳堯和該院高級工程師劉勛豐帶領研究生們前往湖南一家航空企業(yè)調試由南昌航空大學自研的一臺專用檢測儀器，并與企業(yè)聯(lián)合編制檢測工藝規(guī)范。在位于北京、上海、西安、貴陽、哈爾濱等地的數(shù)十家航空制造及維修基地里，隨處可見一個個型面、結構復雜的航空構件及原材料，被放置在由該校研制的檢測儀器裝備上“體檢”。這些儀器裝備就是南昌航空大學研制的超聲特征成像檢測系統(tǒng)，通過配置自主研制的專用超聲傳感器，解決了多款面向航空螺栓、盤、環(huán)、軸、柱塞泵多孔轉子等航空構件缺少自動化檢測裝備的窘境。
“南昌航空大學集成超聲傳感器技術、先進超聲成像檢測技術、軟件技術、機械電子控制技術等形成檢測儀器裝備開發(fā)體系?！眲棕S介紹，基于“非標專用+通用擴展”的研發(fā)思路，開發(fā)了以復雜型面航空構件液浸超聲特征成像、水浸/噴水仿形超聲頻域全聚焦成像、囊式接觸超聲頻域全聚焦成像為代表的系列化超聲先進檢測儀器裝備，解決了柱塞泵多孔轉子、直升機旋翼槳葉金屬前緣包片加熱組件、直升機槳轂螺栓等復雜型面航空構件的高效、高精度自動化超聲檢測難題。
在海拔4500米的雪域高原，直-20直升機正在進行高寒環(huán)境測試。其中，直升機槳葉除冰系統(tǒng)穩(wěn)定性是需要長期測試的關鍵指標。該機型在早期高原試飛時出現(xiàn)的旋翼異常振動，正是源于傳統(tǒng)檢測手段對包片脫粘缺陷的漏檢?！拔覀冄兄频腢型水囊線陣列傳感器和噴水柔性圓形晶片錯位陣列傳感器，實現(xiàn)了對直升機旋翼槳葉前緣包片脫粘缺陷的原位檢測?！标悎蛘f，這項技術突破使直升機槳葉除冰系統(tǒng)的檢測可靠性提升至99.99%，也使我國成為全球第3個掌握直升機旋翼系統(tǒng)檢測能力的國家。
產教融合，蹚出實踐育人特色路
在南昌航空大學無損檢測技術教育部重點實驗室里，盧超向記者談起了人才，他認為堅持“產教融合”的培養(yǎng)人才模式是實驗室創(chuàng)新成果的基石。
多年來，航空工業(yè)集團、中國航發(fā)集團60%無損檢測技術骨干畢業(yè)于南昌航空大學，并被譽為“無損檢測專業(yè)的黃埔軍?！薄拇髮W課堂瑯瑯書聲，到汕頭超聲、濟寧瑞祥模具等重要無損檢測企業(yè)的實習現(xiàn)場；從每年數(shù)萬張機票、高鐵票，到奔赴中國航發(fā)、中航工業(yè)、中國商發(fā)各單位課題攻關的孜孜不倦忙碌身影；從一個個無損檢測難題的學術討論，到復雜航空構件檢測儀器、工藝的落地。盧超帶著記者邊走邊看邊談，這些鮮活的故事，無不體現(xiàn)著南昌航空大學的“產教融合”人才培養(yǎng)理念，以及“不達目的誓不罷休”的專業(yè)態(tài)度。
盧超介紹，實驗室與中國航發(fā)動力股份有限公司、中國直升機設計研究所、江西昌河航空工業(yè)有限公司等企業(yè)開展產學研用合作，與廣東汕頭超聲電子股份有限公司、愛德森（廈門）電子有限公司、艾因蒂克科技（上海）有限公司建立了聯(lián)合實驗室，開展相關復雜型面航空構件的檢測方法及儀器攻關。近3年新增經濟效益10.39億元，新增利潤2.06億元。
“3萬、5萬的項目我們都接，甚至是國家、企業(yè)有需求我們倒貼錢的項目也做過，重在讓青年人才走進航空生產、運營一線。”在盧超看來，能讓師生真正得到歷練，了解航空領域的無損需求和企業(yè)真正的生產模式，培養(yǎng)“能文能武”的專業(yè)人才，遠比論文的影響因子對國家建設更重要。
（圖由南昌航空大學提供）
