随着科技创新推动工业发展，航空领域对超声 技术的需求逐渐增加，从２０世纪４０年代起先后提 出穿透法、脉冲反射法和衍射时差法等以解决当时 所面临的检测难题，为改善缺陷显示方式的可视化 程度、减少检测人员判断的主观性、提高检测结果的 可靠性，结合软硬件的技术发展，缺陷的显示方式也 从当初的 Ａ 型信号显示发展为 Ｂ型信号显示、Ｃ型 信号显示。多种超声检测方法使得检测结果的可靠 性和可视化程度进一步提升，但仍存在一些不足，检 测结果的可视化程度有限，对于空间狭小的区域无 法移动探头检测受限，对于检测范围大的区域费时 费力，检测效率低。

        与传统成像技术相比，相控阵超声成像不移动 换能器位置就能实现波束的平移、偏转、聚焦 以及 扫查。相控阵超声检测技术因其较传统超声检测效 率高、可靠性高的优势，被引入到航空检测领域。本 文对航空工件结构特点及检测难点、相控阵超声检 测方法在航空领域中的应用情况及研究发展进行了 综述。

       航空材料和结构具有其自身鲜明的特点，要求 高质量、高可靠性及长寿命。特殊的性能要求和针对性的用途使得航空零部件结构复杂，存在检测空 间受限的局限，一些工件特殊部位，如起落架螺纹接 头、复合材料拐角等容易产生应力集中的部位对缺 陷容忍度小，对超声检测提出可实现且高精度的需 求；除传统的金属材料外，为符合轻量化及特殊的应 力结构要求，复合材料、轻质合金、增材制件在飞机 结构上的应用占比逐渐增大，因其不同于传统金属 材料的生产制造方式，检测手段也与检测传统金属 材料不尽相同，故对这些新型材料的检测方法研究 也变得尤为重要。在传统相控阵超声成像中，基于超声导波的相 控阵超声损伤监测技术是飞行器损伤诊断的一种重 要方法，利用超声导波在板壳类结构中传播距离远、 便于激励与收集的特点被用于机翼蒙皮、连接结构、 燃料贮箱等结构检测。检测分为主动式与被动式， 主动式采用激励传感器激励超声波，其他位置的接 收传感器接收回波信号；被动式则利用传感器在外 部作用下产生响应并使用接收传感器捕捉信号。许 多研究人员从不同角度研究了基于超声导波的相控 阵超声，例如阵列探头排布配置以及各种薄壁航空 结构的相控阵成像算法，以铝板和复合材料板类结 构居多。 在航空复合材料结构检测中，美国波音公司早 已将相控阵超声检测技术应用到自动化生产线中， 如使用机械臂进行波音７７７Ｘ 复材机翼翼梁的自动 化检测工作；Ｃａｍｉｎｅｒｏ等研究相控阵检测用于识 别和评估复合层压板的内部夹杂物和损伤，实现低 速撞击复合板的缺陷检测；Ｗａｎｇ等开发了一种 三维体积法用于量化碳纤维环氧树脂基复合材料板 的损伤体积，预测同种材料给定冲击能量的损伤体 积或面积；大连理工大学、北京航空航天大学 先 后对易产生应力集中的航空复合材料构件复杂几何 结构 Ｒ区检测提出弧阵换能器和线阵换能器两种 检测方法，并对 Ｌ型构件 Ｒ区制定线阵换能器检测 方案。周正干等建立一套针对航空复杂结 构的相控阵超声检测方案设计方法，涉及换能器指 向性理论、射线追踪算法、声束能量半解析算法、缺 陷响应仿真算法以及成像算法，并提出使用 Ｖｉｔｅｒｂ搜索算法的声线示踪方法来改善先进树脂基复合材 料中的各向异性和多层折射界面导致声波延时计算 的问题，有助于多向碳纤维复合材料层压板中的纤 维褶皱缺陷检出。在对航空发动机高温合金涡轮盘 件的检测中，Ｆｒｉｅｄｌ提出设计分段环形阵列换能 器，南昌航空大学设计等面积阵元的环形阵列 换能器、提出基于相控阵衍射波图像的面型缺陷定 量检测方法等。

       目前北美和欧洲有着成熟的航空无损检测市 场，也有着相对完备的航空无损检测标准体系和流 程，航空领域逐步应用大型结构复杂及材料特性复 杂的工件，对功能特性的要求越来越高，关于缺陷的 定性和定量变得愈加重要，继而提出更高的检测精 度和可靠性要求，无损检测逐渐向无损评价方向过 渡，自动化与计算机的应用使得检测结果更直观、记 录可追溯。对于复合材料不同层的声束传播规律、 增材制件复杂结构的检测工艺、检测结果与结构健 康监控系统的数据融合、相控阵超声检测系列标准 的制定和完善等方面正引起广泛关注。 

（１）向高精度、高可靠性方向发展。随着计算机 技术和传感器技术的发展，检测自动化、智能化发展 快速，排除人为因素，提高检测可靠性，在线检测将 会成为未来的发展方向。实现在线自动化检测要求 检测系统能够自动扫描、自动定位及跟踪被检对象； 另外，对于缺陷的自动识别检测和检测可靠性的研 究也是重点，国内已经开展一些关于在线自动化检测的研究，但距离全行业广泛推广还是有一定差距， 由于自动化检测定制化多，国内各厂商没有形成统 一标准，需要对各环节进行单独投入。

 （２）加强仿真应用。仿真使得超声波传播过程 可视化，可利 用 仿 真 试 验 测 试 针 对 特 定 检 测 工 件 适宜的探头尺寸、检测界面和检测方向等，对解决 难点问题，降低成本、提高检测精度及检测效率具 有极大帮助，对待检对象的可检性预测、检测方案 制定、检测结果分析提供指导和依据，另外对于理 解超声波在 工 件 中 的 激 励、传 播 和 研 究 散 射 特 性 具有重要作用。 

（３）研发高效能的相控阵换能器。基于国内外 相控阵超声检测设备及探头的研制，迎合航空结构 检测需求，对于提高相控阵超声检测在航空领域的 应用范围，具有重要意义。目前，国外仪器厂商提供 的系列化超声换能器，在材料应用、阻抗匹配和制造 工艺等方面均超国内。由于航空领域原位检测空 间局限对探头尺寸和检测距离存在限制，需要研制 阵元排布更紧密、尺寸更小、带宽更高的探头进行匹 配，另外，还有更多使探头性能稳定的新材料和新的 制造工艺仍有待研究，需要进一步开展换能器的物 理性能和效率研究。 （４）建立和完善检测标准体系。制定并完善相 控阵超声检测标准体系，目前超声检测领域的很多 国内标准都是参照国外，在重点应用领域更要有本 领域完整的检测标准体系，关于相控阵超声检测的 标准正在制定当中，对于航空领域的相控阵超声检 测标准也需要紧随其后。