由于航天技术的飞速发展，对火箭发动机，尤其是重复使用液体火箭发动机的高效维护与安全检测提出了前所未有的挑战。原位无损检测技术，作为现代工程检测领域的璀璨明珠，正逐步成为保障火箭发动机健康运行、延长使用寿命的关键手段。它不仅能够在不影响发动机正常工作状态的前提下，精准识别并量化潜在缺陷，还能大幅提升检测效率，降低维护成本，为航天事业的可持续发展注入强劲动力。
当前背景 在液体火箭发动机的研发与制造环节中，我国广泛采用的无损检测技术涵盖了射线照相、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、泄漏检测以及目视检查（含内窥镜检测）等多种手段。此外，声发射、射线层析、涡流检测、激光全息技术以及射线数字成像等先进无损检测方法也逐渐融入实际应用中。 然而，当前我国液体火箭发动机的无损检测工作主要集中在产品的生产阶段，对于发动机在热试后或重复使用期间所需的整机原位无损检测技术尚显不足，具体表现为检测项目有限，且对关键部件和薄弱环节的检测覆盖率较低。 原位无损检测方法研究 为了投合重复使用液体火箭发动机对整机实施原位检测的新兴需求，研究者在保持传统检测手段如外观检验、内外泄漏检测及电气检查的基础上，迫切需要引入并增强一系列新型测试与检测项目。 结构件的无损检测技术 在液体火箭发动机领域，存在一系列至关重要的I类承力焊缝，包括发动机管路焊缝、推力室头身对接焊缝、整流栅与喷注器焊缝以及涡轮球壳焊缝等。然而，由于复杂的结构限制，这些焊缝在整机原位状态下难以采用X射线照相或CT扫描等传统检测手段进行有效评估。为此，超声检测和涡流检测技术应运而生，成为解决这一难题的关键方法，它们能够在不拆解发动机的情况下，对焊缝质量进行精准检测。 数字测量技术 为了实现发动机状态的迅速初步评估，研究者集成了形态学分析、多尺度图像增强技术及监督式机器学习算法等先进的图像识别技术，以辅助设计团队高效执行发动机外观检查工作。这一流程涵盖了整体结构偏移的精确识别、锁紧装置松动情况的即时检测以及结构裂纹的细致辨识。 同时，研究者正致力于发动机图像识别算法与故障监测程序的深入研究，针对发动机图像识别传感器及其配套识别单元进行专门开发，旨在构建一个完善的发动机图像识别故障监测系统。该系统不仅完成了理论设计，还成功通过了发动机重复使用周期内的图像识别故障监测试验验证，确保了技术的可靠性与实用性。 光学检测技术的革新应用 通过构建热力组件关键尺寸的三维成像检测管理系统，研究者能够实现结构的快速三维重构，精准识别裂纹、变形等缺陷，并据此对各组件的可复用性及剩余寿命进行科学评估。这一技术的引入，将显著提升发动机检测维护的效率与准确性，为重复使用发动机的可靠运行保驾护航。 原位无损检测技术研究展望 1强化原位无损检测技术研究与数据库建设 鉴于提升重复使用液体火箭发动机运维效率的迫切需求，开展针对发动机全生命周期的原位无损检测技术研发，构建关键部件无损检测缺陷数据库及技术标准体系，显得尤为必要。此举将为后续检测工作提供标准化、系统化的支持。 2现有无损检测技术的适应性改进 尽管航空航天领域已拥有多种无损检测技术，但其在重复使用液体火箭发动机上的应用尚不充分。为实现便携性、高效性、自动化检测以及缺陷的直观可视与精确量化，必须针对特定需求对现有技术进行适应性改造与创新。超声检测技术、数字图像测量、羽流光谱分析及快响应动态传感器等技术的深入研究与应用，将显著增强检测的精准度与效率。 3自动化与智能化装置的研发与应用 为实现无损检测技术的实际应用与效能最大化，定制化开发自动化、智能化的检测与维护系统成为必由之路。通过优化检测与维护流程，将测试后处理与产品检测流程无缝对接，构建一体化的自动化、智能化运维处理与检测系统，将有效缩短维护周期，提升整体运维效率。这一举措对于推动未来液体火箭发动机重复使用间的无损检测技术发展具有重要意义。 工作单位：西北工业大学，西安航天动力研究所
