文档介绍：.
第卷第期宇航学报.
年月
发动机绝热层粘接质量超声自动检测系统设计
樊森,王召巴,金永,陈友兴
中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原
摘要:针对壳体椭圆度较大且内壁采用喷砂处理的某型大径固体火箭发动机壳体/绝热层界面粘接质量
检测问题,采用水浸式脉冲回波超声检测方法作为检测手段,设计了具有两自由度支撑结构的粘接质量自动检测
系统。通过对试件进行螺旋扫描,获得了发动机粘接质量图像。基于对检测图像噪声的分析,采用中值滤波法
提高了扫描图的信噪比。对有制作人工缺陷的发动机自动检测的结果表明,系统较为准确地计算出人工缺陷的位
置及面积,其检测分辨率达到了日。
关键词:固体火箭发动机;超声波;绝热层;粘接质量; 自动检测系统
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
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试验选用受粘接面粗糙度影响较小的单探头聚焦脉
引言
冲回波法对该结构进行检测,研制了一套壳体/绝热
绝热层作为燃烧室与壳体问的隔热结构,其作层界面粘接质量自动检测系统。
用是防止发动机壳体达到危及其结构完整性的温
系统检测原理
度⋯。固体火箭发动机壳体/绝热层界面间的粘接
质量直接影响火箭发动机的安全和工作性能。国内根据检测发动机壳体椭圆度大且内壁采用喷砂
多家单位从事发动机绝热层粘接质量方面的研究。工艺处理的特点,经试验验证,系统采用焦柱长,能
中国航天科技集团公司四院和上海航天技术研究院量集中,特征信号受上述因素影响较小的水浸式单
分别采用直接接触式的超声检测方法对壳体/绝热聚焦脉冲回波法对其壳体/绝热层结构粘接质量进
层界面和壳体/绝热层/推进剂界面脱粘检测进行了行检测。检测对象及原理如图所示。
研究。中北大学和北航现代无损检测中心分别
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提出并采用板波诱发波超声检测技术和超声波聚焦
探头双模式检测技术对发动机包覆粘接情况进行检’
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针对某型大口径固体火箭发动机具有壳体椭圆
度较大,且为增加壳体/绝热层界面粘接的接触面积

和粘接强度,壳体内壁采用喷砂工艺进行处理,内壁
粗糙且颗粒感较强的特点,直接接触式检测容易磨, ,
损壳体和探头,而且较难实现自动检测;经分析和试
图检测对象及原理示意图
验验证,由于板波诱发波和聚焦探头双模式波在该
.
壳体内多次反射,对壳体与探头间离要求较高,并且
容易在颗粒状界面产生散射,路径变化较大,特征信由于探头直径远小于被测壳体直径,故将壳体
号较难提取,无法对该结构进行有效的测量。因此弧面简化为平面进行计算。如图所示,探头在水
本文采用超声水浸式方法实现非接触测量,并通过介质中焦距为厂,焦点位于,钢壳中焦点位于厂,
收稿日期:.—; 修回日期:——
第期樊森等:发动机绝热层粘接质量超声自动检测系统设计
声束在水中行程,钢壳板厚度。,钢板下表面至绝热层粘接质量进行螺旋扫描。自动检测系统
. 距离,由水入射至钢界面入射角,在钢中折射结构组成框图如图所示。
角。根据图示几何关系可以得出:

卢,
探头入射至壳体,入射角度小于水/钢第一临界
角,根据波形转换声压关系,折射中纵波