文章亮点：飞机在长期服役过程中，铝合金薄壁板会萌生大量裂纹，需要进行快速有效的检测。基于电磁超声和电磁涡流技术，提出一种面向飞机铝合金薄壁板的电磁超声导波—涡流复合检测方法，并对大幅面铝合金薄壁板进行裂纹复合检测试验研究，分析电磁超声导波快速检测能力和探头特性的影响，评估涡流对薄壁件缺陷检测的有效性。结果表明：本文提出的检测方法在一定程度上减小了有效检测面积，提高了检测效率，实现了铝合金薄壁板缺陷全方位、高效率检测；探头提离距离和磁体数量的变化显著影响检测信号的强度和质量，绝对式涡流检测探头有两个较好的检测频率段，差动式涡流检测探头最佳检测频率段为500~1 000 kHz。 研究背景：薄壁结构作为飞机的基本结构形式，由薄型板件和加强构件组成，是构成气动外形和承受载荷的重要结构。其中，薄型铝合金板主要用于制作蒙皮、进气涵道、壁板等薄壁大幅面零件。然而，飞机在长期服役过程中，铝合金薄壁件会萌生裂纹，严重时会导致断裂失效，产生灾难性后果。因此，飞机服役一段时间后要进行大修，但仅依靠目视方法检测精度有限，迫切需要发展一种可靠的检测手段对薄壁件实施在线检测。 电磁超声检测技术具有检测速度快、效率高、环境适应性强等特点，被广泛应用于金属管材、板材等缺陷检测领域，但存在近表面盲区、检测分辨率和定量精度低的缺点。相比于电磁超声检测，电磁涡流对近表面缺陷具有较高的检测精度，但检测效率较低。研究发现，电磁超声检测技术和电磁涡流检测技术都是基于电磁感应原理，电磁超声和涡流的复合技术能够达到互补的检测效果。田明明等提出了一种基于小波分析的脉冲涡流/电磁超声复合无损检测方法，实现了对表面缺陷和底部减薄缺陷的同步检出；Guo W等将电磁超声和脉冲涡流的复合检测技术应用于管道的无损检测，能够监测厚度变化和表面缺陷；Uchimoto等开发了一种电磁超声和涡流的双探头，定量评估了探针测量壁薄宽度和深度的能力；刘素贞等基于电磁超声和涡流的复合检测技术，实现了对金属材料表面及内部缺陷的检测。上述研究为电磁超声和涡流复合式检测技术在飞机薄壁件的缺陷检查中的应用提供了基础，但目前复合探头检测模式是利用电磁超声和涡流分别检测内部和近表面缺陷，针对铝合金薄壁件缺陷仍然采用涡流检测模式，检测效率低，因此发展针对飞机大幅面薄壁铝合金板的近表面缺陷复合检测方法具有重要意义。 本文提出一种电磁超声导波—涡流复合检测方法，对薄壁铝合金板开展裂纹复合检测试验研究，探究电磁超声检测相对位置及探头特性对检测结果的影响，分析对薄壁件缺陷的检测能力，实现薄壁大幅面零件裂纹的有效检测，验证电磁超声和电磁涡流无损检测技术在飞机薄壁件上的实用性。 结论：1） 电磁超声导波—涡流复合检测方法通过超声导波的正交线性扫描实现了大幅面铝合金薄壁板中缺陷可疑区域的快速定位，能够有效减小电磁涡流的有效检测面积，为飞机大幅面铝合金薄壁件上缺陷的高效和精确检测提供了一种有效的方法。 2） 电磁超声检测探头与缺陷相对距离对检测信号无显著影响，探头与缺陷夹角会显著影响缺陷回波幅值，且90°时缺陷回波幅值最大；SH0导波探头的提离距离和磁铁数量能够明显影响铝合金薄壁件的检测信号，工程中探头提离距离应处于0~2 mm，配置的磁铁对数不少于6~8对，以提高检测系统的实用性。 3） 不同类型的涡流检测探头能够精准检测铝合金平板上的缺陷，且检测频率会影响缺陷检测效果，其中绝对式涡流检测探头有两个较好的检测频率段，差动式涡流检测探头最佳检测频率段为500~1 000 kHz，提高了检测系统的适用范围和可靠性。 引用格式：马勉东, 余宏伟, 马荣, 等. 飞机铝合金薄壁板裂纹电磁超声导波—涡流复合检测方法研究[J]. 航空工程进展, 2025, 16(3): 36-52. MA Miandong, YU Hongwei, MA Rong, et al. Research on electromagnetic ultrasonic guided wave and eddy current composite detection method for cracks in aircraft aluminum alloy thin-wall sheet[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering, 2025, 16(3): 36-52. (in Chinese)
