民航无损检测与先进科技结合的畅想

　　前言：人类与动物的分界岭在于火的使用，而智慧生命的出彩之处在于想象。有了想象，才会出现丰富多彩的世界。试想一下，当一架空客A320宽体客机穿越到数百年前，那么从飞机上走下的每一个人，是不是都会被当时的人们奉若天神。而如今，最不可思议的奇迹成为了我们日常的交通工具。这一切，都得益于我们从不满足的思想。“生命不息，想象不止”，如今出现的先进科技，在不久后的将来有哪些能为我们民航无损检测工作所用呢?让我们一起畅想一下吧。

　　接触式检测与爬行机器人

　　随着科技的发展，越来越多的人工智能已经服务于人们需求的各个层面：从用于处置或销毁爆炸可疑物的排爆机器人，到从事水下疑似物体搜寻的深海机器人，再到房间里使用的做饭机器人、清洁机器人。这些先进的机器的出现，都是节省精力保障工作安全、实现人力无法触及区域施工的典范。那么，将来为什么不能让它为我们民航维修工作服务呢?

　　图：正在爬墙的机器人。

　　飞机机身内部外部有很多不易接近的地方，而带吸盘的爬行机器人可爬行至我们需要的目标区域，且不受天气影响(雨天、夏天的烈日)。并且类似于超声、涡流等重复性扫查工作，疲劳度高，枯燥性强，在对大面积区域进行缺陷寻找时机器人可以无差别检查，并将扫查数据及时传送至附近的无损检测工程师进行甄别。试想一下，当一位无损检测工程师同时指令几个甚至几十个在不同站位工作的机器人时，他手上掌握着的不仅仅是工作周期的缩短、或是人力成本的解放，而是更多部件和结构因为裂纹或腐蚀得以精确发现并测量，使得损伤容限设计下的航空材料不至于提前被更换而节约的维修成本。

　　结构油箱的渗漏检查也可使用小型机器人完成。由于结构油箱施工环境恶劣，操作空间小，油箱内部结构复杂，燃油渗漏路径难以分析，内漏点很难确定，导致油箱修补工作需要很长的停场时间，甚至反复几次才能完成。而如果使用爬行机器人来完成这项任务呢?那么也许它的优点将使得这项工作变的不再那么耗时，它甚至可以在找准油箱内漏点后直接进行渗漏位置的修补工作。

　　发动机叶片损伤与3D模型打印

　　大家了解3D打印技术吗?它已经用其自身证明了太多的神奇之处。

　　图：3D打印技术可如实复制出任何物体。

　　《3D打印·从想象到实现》这本书中有这样一个例子：该书笔者和其同事为了解决不能将珍贵海外文物(楔形文字及其载体)带回国研究的困扰，使用CT扫描后将数据成功转换成3D打印实物副本。并且他们得到了一个意想不到的收获，那就是CT扫描可以捕捉该文物的内部，而3D打印可以如实的将其呈现在实物模型中，从而可以让他们敲开副本来研究，而不至于损坏文物。读到这里我们发现，也许这种前沿科技将会对我们发动机在翼维修带来一个全新的概念，那就是“边使用，边制造”。为什么这样讲呢?首先，我们可以使用CT扫描构建出核心机内叶片的三维模型文本，虽然通常三维CAD模型很难有直观感受，但我们可以使用3D打印机打印出外部模型，将模型解剖开来，用于直观且精确的评估其内部受损情况。只要当地有一台3D打印机，我们甚至可以让分布在全国，乃至全球的维修团队同步参与到此次评估中来。我们要做的就是把扫描出的文本数据传输给他们。当评估结果出来后再利用3D打印的“增材制造”方案直接在核心机内用3D打印机对叶片受损的部位进行修补。这样，一个符合运行标准的“新发动机”就可以继续在飞机上使用了。而通常这样的流程通常需要拆除发动机运输到大修厂将其分解后才能完成。

　　内窥镜检测与可变焦距鱼眼探头

　　内窥镜检测作为无损检测的重要分支，已在民航无损检测，尤其是在翼发动机内窥检测中发挥着其不可替代的作用。目前所使用的CCD视频内窥镜已经可以与照相机、摄像机或电子计算机连接，组成照相、摄像和图象处理系统，从而进行视场目标的检测、记录、贮存和图象分析，为诊断和处理提供很好的保证。然而学科的发展和技术的使用必有其现实性的短板：由于镜头视角限制、改变焦距需更换镜头、测量时需尽量接近被测区域、调整观察位置只能调节柔性镜导向管等特点使得该项技术手段的发展受到制约。

　　图：V2500发动机燃烧室内部。

　　将来我们如果在内窥镜端部嵌入一个鱼眼镜头，视线范围可达180度。摄像头所取景的图像，经过摄像机内部主芯片的图像处理技术对球面图像进行修正和图面展开处理。转化为适合人眼的正常平面视图。并且可以让镜头以滚动状态做任意角度旋转，即可让内窥镜在发动机内部做到“检测无死角，接近无难度”。并且我们可以想象让内窥镜搭载智能控制器，提前输录发动机核心机各部件完好时的视觉状态及尺寸，并自动调整到与检查对象同等条件(如焦距、角度等)用来和检查对象进行扫描比对，损伤位置和损伤尺寸便会一目了然。那么缺陷的检出率、检出时间、检出精度说不定会出现一次飞跃。

　　飞机损伤与云计算技术

　　未来的某一天，你告诉你的朋友们说，下周末出行一定要乘坐下午3点以后的航班，因为在此之前，会有雷暴出现。而那天的上午真的电闪雷鸣。幸好他们听了你的话，才没有耽误行程。他们惊叹于你的神通，但他们并不知道，你对这次气候的精确预测居然是坐在自家的家用电脑前完成的。而这一切要归功于强大的“云计算”。云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。它可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以让你预测气候变化甚至可以模拟核爆炸。而完成此项工作，你用的已经不再是成本极其高昂的大型计算机，而可以是办公室里的任意一台商用电脑，甚至是你随身携带的Ipad。那么如果让它来服务于我们的飞机损伤监控工作呢?

　　图：强大的云计算让每个人都可以拥有一台超级电脑

　　当飞机损伤出现后，我们除了定期检查来监控它的发展过程，更可以成为“先知”：我们的工程师坐在电脑前只需要根据每架飞机的不同飞行状态，通过输入相关运行环境，材料类型，就可以推算出该部件受损后的使用极限，使用时长，从而在保障运行安全的情况下最大的控制维修成本。也许某一天，在工程师的指导下，我们换下了一块看似还尚好的金属板，但我们却能确信，潜藏在它深处的一处小腐蚀，即将发展成不可接受的裂纹。这就是科技的魔力。

　　手工控制的局限性很大，后来出现了机械控制，得益于信息技术的发展，机械搭上了智能的翅膀。航空业历来都是走科技发展的最前沿，往往有什么新的科技成果都会被航空业加以吸收利用。以上的各种都是和已经出现的科学技术或科研成果结合后的畅想，虽然能够实现还需要实践和努力，但只要有方向，那成功也就不远了。我们希望它们能早日为我们所用，从而助力民航维修行业的科技发展。       （亚泰光电分享）