欠陥テスト: 事前の重要な段階

Mar 09, 2024

各ファン ブレードは、設置が承認される前に、内部欠陥がないか検査する必要があります。

最新のジェット エンジンは、先進的な素材と精密な機械加工により、航空機の効率を 10 ～ 20% 向上させます。 エンジン前部のファンは大量の空気を吸い込み、エンジンコアを通じて圧縮、燃焼、膨張を行います。 ファンからの空気の大部分は二次通路 (コアの外側) を通ってバイパスされ、エンジンの推力が増加します。

高速回転するファンはカーボン複合ブレードで構成されており、その結果、エンジンがより軽量で効率的になり、航空会社は重量を削減して燃料を節約できます。

炭素繊維複合ブレードは、熱処理された炭素繊維と特殊なエポキシ樹脂を使用して製造されます。 繊維の正確な積層により、耐衝撃性が向上します。 さらに、ブレードからの衝撃応力をそらすために、独自の形状のグラスファイバー複合材が後縁に使用されています。

ファンブレードは、設置が承認される前に厳密にテストされる必要があります。 ファンブレードのメーカーは、最先端の機器と機械を利用して各ブレードに欠陥がないか検査します。

非破壊検査 (NDT) とは、材料、コンポーネント、またはシステムを損傷したり変更したりすることなくその特性を評価するために使用される広範な分析技術のグループを指します。 超音波検査、X線検査、浸透探傷検査は、ファンブレードに使用されるNDTの最も一般的な例の一部です。

超音波試験 (UT) は、ファンブレード内の超音波の伝播に基づいています。 短い超音波パルス波（周波数 0.1 ～ 50 MHz）がブレードに送信され、材料の内部欠陥を検出します。 材料の不一致を監視するために、深さや厚さを含むさまざまな量が測定されます。

一部の欠陥は母材から受け継がれる可能性がありますが、その他の欠陥は製造プロセス中に発生する可能性があります。 UT は金属 (合金を含む) に対して実行すると最高の解像度を生成することは注目に値します。 ただし、この技術はコンクリート、木材、複合材料にも使用できます。

General Electric などのメーカーは、ファン ブレードに使用されている複合材料の異常を特定するためにこのような技術を使用しています。 その結果に基づいて、将来の材料と製造プロセスを改善して、より高い歩留まりを得ることができます。 たとえば、GE は GE90 エンジンのファンブレードの歩留まりを、製造初期の 30% から 97% まで高めることができました。

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X 線撮影技術では、電離放射線を使用して、工学構造に損傷を与える可能性のある材料やコンポーネントを検査します。 工業用 X 線撮影では、専用の検出器で捕捉された X 線、ガンマ線、または中性子を使用して、ファン ブレードの内部形状を観察します。

溶接や鋳造のほか、複合材の検査にも使用されます。 ファンブレードのメーカーは、表面の特性評価や固有の表面欠陥の特定にこの一般的な手法を使用しています。 GEによると、

作業員は、X 線、超音波、レーザー、その他のツールを使用して、すべてのブレードに欠陥がないか検査しました。

浸透検査 (PI) は通常、複合材料などの非多孔質材料の表面破壊欠陥を検査するために使用されます。 この方法には、ブレードの内部空洞を窒素ガスで加圧することが含まれます。 ヘアラインやその他の亀裂により空洞内の圧力が失われると、根元に組み込まれた圧力の変化を検出するセンサーによって検出されます。

Pl は、鋳造、鍛造、溶接による表面の亀裂や漏れを検出するためにも使用されます。 エンジンの運転保守時に同様の検査方法が使用される可能性があることは注目に値します。

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ライター - オマールは航空愛好家であり、博士号を取得しています。 航空宇宙工学の博士号を取得。 オマール氏は長年にわたる技術および研究の経験を活かし、研究に基づいた航空実務に注力することを目指しています。 仕事とは別に、オマールは旅行、航空現場の訪問、飛行機の観察に情熱を持っています。 カナダのバンクーバーに拠点を置く