基于紅外熱成像的航空航天狀況監測

  紅外熱成像是航空工業中狀態監視的最常用工具之一。幾種類型的輕質復合結構（例如碳纖維和玻璃纖維增強的聚合物，蜂窩結構，夾心板等）通常用于制造航空航天部件。這些組件容易出現分層，脫膠，異物夾雜，孔隙，進水，結點故障和巖心破碎等缺陷。為了確保結構的完整性，需要對制造的組件進行定期監控。
  紅外熱成像是航空航天業中廣泛接受的狀態監視工具，主要是因為可以在不拆卸飛機部件的情況下進行大范圍檢查。由于該過程是非接觸式的，因此檢查時間比其他狀態監視技術要短得多。通常，濕氣腐蝕蜂窩狀結構，同時粘合強度也降低。因此，檢測復合結構是否滲水至關重要。使用基于紅外熱成像的技術來檢測復合材料中的水滲透性。將整個結構冷卻至水的冰點以下，然后加熱至室溫。使用紅外熱成像檢測了相變能（水融化所需），可以從熱分析圖中確定水滲透的位置。

  通常，對復合零件的檢查是在制造后或在原地（著陸幾小時后）進行的。為了檢查的目的，主動熱成像技術是優選的，因為需要外部加熱以在缺陷和無缺陷區域之間產生熱反差。通常采用反射模式（相機和熱源在同一側），因為大多數組件都具有單側通道。研究表明，盡管激光可產生良好的缺陷分辨率，但結果受表面特征的影響很大。先進的信號處理技術可以減少表面條件的影響。報告說，使用脈沖相位熱成像和熱成像信號重建技術可以檢測到深度為2.5mm的缺陷（直徑與深度之比為2或更高）。使用紅外熱成像可以監視各種航空航天材料（例如復合材料，混合復合材料，三明治結構）中的損傷（分層，沖擊損傷，疲勞破壞等），并建議紅外熱成像必須與工業儀器集成在一起，以監視整個制造過程和后續質量保證。
  航空航天業已開發出用于自動熱成像纖維增強聚合物大型組件的自動裝置。這種自動化系統將大大減少檢查時間。用紅外熱成像來檢查戰斗機中使用的粘合冠層標本中膠含量的變化和缺陷檢測。通常均勻加熱樣品，并監測膠水含量正常和降低的區域之間的熱對比。這項研究表明，紅外熱成像是檢測膠含量變化（>20％）的一種高度靈敏的技術。而且，紅外熱成像在航空航天工業中具有多種應用，例如復合材料和結構的熱成像無損檢測，氣動加熱組件的熱圖繪制，噴氣發動機和火箭發動機噴出的煙氣的熱成像研究，直升機旋翼槳葉除冰器的溫度監控，檢測噴氣發動機渦輪葉片中的冷卻系統是否堵塞等。圖顯示了飛機駕駛艙區域的典型紅外熱圖像，可以清楚地看到絕緣缺陷。