Defektoskopické metody používané v leteckém opravárenství

NDT zahrnuje soubor metod, kterými jsme schopni odhalit vady v kontrolovaných zónách – materiálu letadla – bez jeho porušení. Cílem kontrol je prokázat, že zkoušený díl nemá nepřípustné vady. Pokud takou vadu objevíme, potom díl není možné dále použít. Musíme provést kvalifikovanou opravu dílu, nebo jej vyřadit.

Mezi nejčastější defektoskopické metody využívaných v leteckém opravárenství patří:
- kontrola vířivými proudy (ET),
- ultrazvuková kontrola (UT),
- magnetická kontrola (MT),
- penetrační kontrola (PT),
- radiografická kontrola (RT),
- termografická kontrola (IT nebo IRT),
- vizuální kontrola (VT).

Kontrola vířivými proudy (ET)
Tato kontrola (Eddy Current Testing) je stěžejní metodou defektoskopické kontroly při údržbě letadel. Zkoušený materiál součásti musí být vodivý, nejčastěji jde o slitiny hliníku. Metoda odhalí vady povrchové, těsně pod povrchem, a to i v několika vrstvách plechů na sobě. Vířivé proudy prochází přes vzduchovou mezeru, což je jejich velká výhoda. Tato metoda se také využívá při kontrole otvorů rotačními sondami. Zde musí být odvrtány nýty nebo demontovány šrouby. Též se využívá pro měření vodivosti materiálu po tepelném zpracování. Na obrázku 1 je ukázka přístroje, který je charakteristický pro provádění ET kontroly. Jde o přístroj Nortec 600 s příslušenstvím pro kontrolu otvorů. Na dalších obrázcích jsou příklady kontrol prováděné touto metodou – obr. 2 zobrazuje kontrolu otvoru kování na špatně přístupném místě s flexibilní rotační sondou a na obr. 3 vidíme lopatky dmychadla leteckého motoru, jejichž náběžné hrany jsou často kontrolovány, protože může dojít k jejich poškození při nasání cizího předmětu ze vzletové dráhy během startu letadla, nebo při střetu s ptákem během letu v nižší letové hladině.

Kontrola ultrazvukem (UT)
Další velmi využívanou metodou v leteckém opravárenství je ultrazvuková metoda. Tuto metodu využíváme jak pro kontrolu kovových, tak i nekovových materiálů, hlavně kompozitů, které jsou při konstrukci dnešních letadel využívány v hojné míře. Také se často měří tloušťka plexiskla – okénka pilotní kabiny nebo kabiny cestujících. UT využívá zvukovou energii, kdy zvukové vlny nad prahem slyšitelnosti procházejí materiálem součásti a umožňují nám odhalit různé typy vad. Při zkoušení se pohybujeme v pásmu frekvencí 0,5–20 MHz. Využíváme zde dvě základní metody – průchodovou a odrazovou. K tomu jsou konstrukčně přizpůsobeny jednotlivé typy ultrazvukových sond. Nevýhoda oproti vířivým proudům je, že ultrazvuk nepřekoná vzduchovou mezeru mezi dvěma materiály. Proto je pro přechod ultrazvukového svazku z jednoho prostředí (sonda) do druhého (zkoušený materiál) zapotřebí vazební prostředek. Nejvíce se kontrolují nepřístupná místa letecké konstrukce bez demontáže. Jako příklad uvádím primární části konstrukce v místech šroubových spojení křídla – centroplánu, a to často v palivových nádržích, svarech, pylonech motorů a také samotných motorech – disky NK a VK kompresoru, oblast kořene lopatek a další. Nejčastějšími typy vad, které se hledají, jsou trhliny a koroze. UT metodu využíváme i pro měření zbytkové tloušťky po začištění kovového i nekovového materiálu (plexiskla).
Jak jsem se již u UT metody zmínil, v opravárenství kontrolujeme i kompozitní materiály. Konstrukčně rozděleny na monolitickou konstrukci (vícevrstvá, materiál hlavně uhlík) a konstrukce typu sendvič, horní a dolní potah (materiál většinou uhlík), vyplněný uvnitř nomexovou voštinou. U monolitu hledáme vady typu rozlepení mezi vrstvami – delaminace, a u sendvičové konstrukce vady typu odlepení horního nebo dolního potahu, poškození voštiny a také vodu ve voštině. Častým objektem kontroly kompozitů na letadle jsou ocasní plochy – směrové a výškové kormidlo, potah křídla, vztlakové klapky, radarový kryt a jiné. Na obrázku 4 vidíme konvenční ultrazvukový přístroj Epoch 650, který bez problémů pokryje všechny ultrazvukové práce při UT revizích letadel. Přístroj Olympus OmniScan MX (viz. obr. 5) vybavený UZ Phased Array modulem, který používáme např. pro kontrolu koroze (měření úbytku materiálu) na křídle v místě hlavního nosníku na letadlech Airbus Family 320. Ke snímání povrchu se používá odvalovací váleček, ve kterém je umístěna speciální imerzní sonda. Do přístroje lze naskenovat a uložit desítky metrů kontrolované oblasti křídla a vyhodnocení provést až v laboratoři.

Vizuální kontrola (VT)
Tato kontrola je jedna z nejstarších a nejvíce využívaných defektoskopických metod. Rozdělujeme ji na přímou a nepřímou. U přímé není přerušena optická dráha mezi okem pozorovatele a kontrolovaným předmětem (ke kontrole potřebujeme dobré osvětlení, lupy a zrcátka). U nepřímé je optická dráha mezi okem pozorovatele a kontrolovaným předmětem přerušena. Při nepřímé vizuální kontrole neboli RVI (Remote Visual Inspection) se pro prohlížení nejčastěji využívají ohebné fibroskopy a videoskopy. Tato technika umožňuje inspekci oblastí, kde je obtížný přímý vizuální přístup, a to za pomoci speciálních sond malých průměrů, které vkládáme do přístupových otvorů a osvětlujeme kontrolovanou oblast za pomoci optických vláken. Pro kontrolu se velmi často využívá špičková technika firmy Olympus – videoskop IPLEX RT (obr. 6), který pro snímání obrazu využívá CCD čip umístěný na konci sondy videoskopu a velmi kvalitní obraz přenáší na LCD monitor, jež kontrolor vyhodnotí a může pořídit buď záznam jako statický obrázek ve formátu JPEG, nebo video ve formátu MPEG-4.
Výše popsaných přístrojů využíváme pro kontrolu leteckých motorů, a to v oblastech kompresoru, spalovací komory a turbíny. Možná si budete pamatovat na erupci islandské sopky Eyjafjallajökulli v březnu roku 2010, která omezila leteckou dopravu v Evropě. Tehdy letecké společnosti zaznamenaly velké ekonomické ztráty, které byly vyčísleny až na dvě miliardy euro. Každá erupce sopky je doprovázena, krom výtoku lávy, i chrlením popele, který v podobě sopečného mraku vystoupá do troposféry, někdy i do stratosféry, a větrem je přepravován na velmi velké vzdálenosti. Sopečný mrak je tvořen prachovými částicemi, mezi jinými křemičitany, různé velikosti. Ty nejmenší dosahují rozměrů 1–15 μm, jsou velmi ostré a chemicky agresivní. Při průletu letadla takovým sopečným mrakem může abrazivními účinky částic dojít k narušení trupu a oken letadla, porouchání ventilace, elektronických systémů a hlavně mohou částice popela způsobit poruchy vedoucí až k vysazení pohonných jednotek. Je mnoho známých případů, kdy si posádky letadel prožily tuto složitou situaci. Letadlo letící vysokou rychlostí nasaje sopečný prach, který projde kompresorem až do spalovací komory. U moderních leteckých motorů je běžně dosahováno při normálním provozním režimu teploty 1100 °C i více. Popel, obsahující částice křemičitanů, se začíná natavovat při teplotách 600–800 °C a při nasátí do motoru vytvoří taveninu, která se usazuje ve spalovací komoře, nafoukne se a obalí lopatky turbíny. Nedostatkem kyslíku ztratí motor otáčky a tah, tudíž přebytkem paliva začnou z motoru šlehat plameny, klesá teplota hoření ve spalovací komoře, tavenina tuhne a dochází k selhání motoru. Na obr. 7 je vidět usazená natavená hmota na částech motoru.
Proto se při poslední velké erupci islandské sopky Eyjafjallajökull věnovala velká pozornost kontrole motorů letadel. Výrobci motorů, jako GE, Pratt & Whitney, SNECMA a další, vydali nařízení na jejich mimořádné kontroly. Byla předepsána defektoskopická vizuální nepřímá kontrola, kde bylo využito výše popsané techniky.

Ing. František Mojžíš, Czech Airlines Technics

Publikováno: 27. 9. 2019 | Počet zobrazení: 1260 247