整機(jī)丨航空發(fā)動(dòng)機(jī)的無損檢測，如何參與萬億美元航空航天市場? (附渦輪葉片檢測圖)

Bookroom for JetYang 2023-10-04 發(fā)布于湖南

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無損檢測（NDT）對于飛機(jī)制造業(yè)和維修業(yè)來說是一個(gè)非常重要的行業(yè)，其年市值高達(dá)十幾億美元。在飛機(jī)制造業(yè)中，使用無損檢測方法評估結(jié)構(gòu)或部件的完整性和損傷狀況。在飛機(jī)投入使用后，無損檢測是檢測飛機(jī)健康狀況的重要方法，如金屬疲勞和材料應(yīng)力問題。無損檢測方法在檢測部件時(shí)不會(huì)破壞材料，可為航空公司節(jié)約維修成本、縮短停場時(shí)間，有利于航空公司的飛機(jī)盡快投入運(yùn)營。

無損檢測可檢測飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的所有部分出現(xiàn)的任何損傷，包括確定材料厚度、裂紋、腐蝕、復(fù)合材料的脫層和焊接缺陷等，同時(shí)也可檢測整架飛機(jī)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，用于機(jī)體的無損檢測占民用飛機(jī)無損檢測的70%~80%，剩余20% 左右的檢測是用于發(fā)動(dòng)機(jī)和其他相關(guān)部件。

無損檢測最初的應(yīng)用要追溯到1914 年民用航空剛興起的那段時(shí)間，無損檢測具有降低成本和確保安全性的重要作用，因此堪稱是幕后英雄。

據(jù)美國無損檢測學(xué)會(huì)稱，最常用的6 種檢測方法是磁粉檢測、液體滲透檢測、射線檢測、超聲檢測、渦流探傷和目視檢查。這些方法均適用于航空領(lǐng)域。2014年無損檢測的市值為14 億美元。

其中在民用航空領(lǐng)域，除了目視檢查，無損檢測最常用的方法還有起源于醫(yī)療行業(yè)的射線檢測和渦流探傷檢測。射線檢測是通過使用X射線和γ 射線檢測缺陷，其使用已超過100 多年。

而渦流探傷檢測是一種可以檢測機(jī)體、結(jié)構(gòu)部件、螺栓孔等表面裂紋和腐蝕以及導(dǎo)電材料缺陷的檢測技術(shù)。在波音747 的無損檢測手冊中，渦流探傷占了一半的篇幅，由此可以看出，渦流探傷檢測在維修中非常重要。

發(fā)動(dòng)機(jī)孔探

現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

北美和歐洲是當(dāng)前最成熟的航空無損檢測市場，這些地區(qū)有很多能夠提供全方位無損檢測服務(wù)的維修企業(yè)和獨(dú)立第三方企業(yè)。

飛機(jī)材料的改變也會(huì)影響其對無損檢測的要求。鋁曾經(jīng)是全球最常用的飛機(jī)制造材料，但現(xiàn)在其用量遠(yuǎn)低于十年前。相比之下，更多的碳纖維復(fù)合材料被用于飛機(jī)制造中，給無損檢測帶來了新的要求和挑戰(zhàn)。

因?yàn)閺?fù)合材料結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，由多層和多種元素組成，制成的零件發(fā)生厚度變化和彎曲的現(xiàn)象非常常見，而且這類部件極易出現(xiàn)故障。

使用滾輪PAUT探頭掃查蒙皮

為此，最常用于檢查復(fù)合結(jié)構(gòu)的超聲波探傷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。超聲波檢測作為近年來無損檢測市場最大的增長點(diǎn)，為整體行業(yè)收入貢獻(xiàn)了31.1％，而且現(xiàn)已成為了創(chuàng)新的溫床。相信未來超聲相控陣檢測技術(shù)在下一代飛機(jī)中也會(huì)有廣泛的應(yīng)用。

全球航空航天市場有多大？

研究結(jié)果顯示，2017年全球航空航天工業(yè)市場規(guī)模達(dá)8380億美元。這8380億美元的組成包括，飛機(jī)制造業(yè)占54%，包括主制造商（OEM）、一級(jí)和次級(jí)供應(yīng)商（即飛機(jī)系統(tǒng)和部件制造商）；衛(wèi)星和空間占7%；導(dǎo)彈和無人機(jī)占5%；最令人驚訝的是——MRO部分的貢獻(xiàn)占27%，價(jià)值2250億美元，包括維護(hù)、升級(jí)和相關(guān)的部件和服務(wù)。

2017年全球航空航天工業(yè)市場規(guī)模分解（圖中黃色部分指的是飛機(jī)系統(tǒng)和部件制造）

數(shù)據(jù)來源 | 空氣動(dòng)力咨詢公司和蒂爾集團(tuán)

誰是航空航天市場老大？

目前美國以4080億美元高居榜首，占全球航空航天業(yè)的49%，支撐美國實(shí)力的是大量的主制造商和供應(yīng)商，大規(guī)模的國防開支和1300億美元的航空航天出口。法國排名第二（690億美元），在噴氣式客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、公務(wù)機(jī)、旋翼機(jī)、空間和導(dǎo)彈領(lǐng)域擁有極其多樣化的能力。

英國（6%）和德國（5%）排在前五名（分別為第四和第五），它們都擁有多家制造商、深度供應(yīng)鏈和大量的MRO活動(dòng)，出口能力強(qiáng)。總體而言，歐洲、中東和非洲航空航天工業(yè)占全球的31%。

中國在未來10年或?qū)⒊椒▏痪拥诙?/span>

研究顯示，中國力壓英國和德國，排名第三，航空航天市場估值為610億美元。目前中國的大部分活動(dòng)都集中于飛機(jī)和航天器的國內(nèi)市場銷售，以及中國商飛C919等新項(xiàng)目的研發(fā)。

在政府的大力支持下，中國以極高的雄心、蓬勃發(fā)展的MRO需求和全球最大的噴氣客機(jī)市場等有利條件，很可能在未來10年超過法國，成為第二名。

無損檢測在航空零部件制造產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代無損檢測與評估技術(shù)是航空航天產(chǎn)品全壽命周期中質(zhì)量控制和降低綜合成本的核心支撐技術(shù)，涉及航空航天產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料研究與制備、工藝研究與優(yōu)化、結(jié)構(gòu)件制造與裝配及整機(jī)服役和結(jié)構(gòu)修理的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

無損檢測在航空航天中的應(yīng)用

渦輪葉片無損檢測

去掉涂層后的渦輪葉片

熒光滲透檢測

LE 是leading egde, 進(jìn)氣邊

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