復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測-編制說明

《復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測》

編制說明

1、工作簡況

1.1任務(wù)來源

本標準根據(jù)航空材料檢測與評價技術(shù)委員會CSTM/FC53/TC04《關(guān)于下達

2019年集團標準編制計劃的通知》的要求制定，標準題目為《復(fù)合材料夾芯結(jié)

構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測》，由成都飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司負責(zé)主編，北

京航空材料研究院、中國航空綜合技術(shù)研究所、西安飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公

司、上海飛機設(shè)計研究院參編，完成時間為2019年10月底。

1.2工作簡介

2019年04月-2019年08月，完成標準調(diào)研和草案編寫；

2019年09月，完成標準征求意見稿；

2019年10月，完成標準評審及送審稿；

2019年11月，完成標準報批稿。

1.3主要參加單位和工作組成員

單位姓名分工

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司楊揚（組長）負責(zé)標準編寫，驗證試驗

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司虞永杰參與標準編寫，驗證試驗

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司鐘波參與標準編寫，驗證試驗

北京航空材料研究院史亦韋參與標準編寫

北京航空材料研究院何方成參與標準編寫

中國航空綜合技術(shù)研究所王俊濤國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

西安飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司張永民國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

上海飛機設(shè)計研究院馮劍飛國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

北京航空材料研究院劉世英參與標準審查，資料收集

2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

2.1標準化對象簡要情況

復(fù)合材料由于重量輕、強度高，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，復(fù)合材料夾芯結(jié)

構(gòu)由于其更輕的重量更是被廣泛應(yīng)用許多行業(yè)中，但由于夾芯結(jié)構(gòu)的特殊性，采

用一般的膠片法射線照相技術(shù)無法高效地滿足設(shè)計對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的質(zhì)量

檢測要求，也無法滿足國內(nèi)對于綠色制造的要求，而X射線數(shù)字成像技術(shù)方法可

顯著提高檢測質(zhì)量和效率，同時是一種綠色檢測的技術(shù)方法，可為復(fù)合材料夾芯

結(jié)構(gòu)在航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供可靠的質(zhì)量保障。

隨著X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)國家標準的發(fā)布，各行業(yè)已開始應(yīng)用該數(shù)字化

檢測技術(shù)。但是由于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)缺陷X射線檢測的特殊要求和難點，現(xiàn)有

的標準無法滿足復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件的檢測質(zhì)量控制要求，因此需根據(jù)目前實

際生產(chǎn)中復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測過程，針對檢測人員、檢測

系統(tǒng)及性能、相關(guān)器材、檢測環(huán)境、工藝技術(shù)要求、檢測記錄與檢測報告等要求

進行規(guī)定。

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司現(xiàn)用于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件檢測的X

射線數(shù)字成像檢測系統(tǒng)5套，如表1所示。成飛公司在這些系統(tǒng)上開展了大量的

復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件的檢測試驗與應(yīng)用。

表1成飛公司射線數(shù)字成像檢測系統(tǒng)

序號系統(tǒng)名稱系統(tǒng)型號

1X射線實時數(shù)字成像檢測系統(tǒng)RP90-94

2快速工業(yè)CT檢測系統(tǒng)MG452

3固定式高能X射線檢測系統(tǒng)iDR450

4便攜式X射線數(shù)字成像檢測系統(tǒng)V-FF-17

5X射線數(shù)字成像檢測系統(tǒng)ISOVOLTTitanE320

2.2制修訂標準的原則

現(xiàn)有國外X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)方法標準對于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件檢

測有許多未有涉及的工藝考慮，其檢測過程控制手段無法確保檢測過程的質(zhì)量，

因此，需對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測檢測系統(tǒng)的檢測技術(shù)透照

布置、透照方向、曝光量、圖像灰度、圖像靈敏度、圖像空間分辨率、圖像歸一

化信噪比、假缺陷和壞點、工藝控制和記錄等要求進行針對性明確和細化，對檢

測系統(tǒng)中的機械系統(tǒng)運動精度的控制提出要求等等。成飛公司在借鑒國內(nèi)外數(shù)字

成像檢測標準經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)成飛公司開展的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件試驗結(jié)

果和結(jié)論編制而成。

目前，美國和歐洲等國家已基本形成了各自的射線數(shù)字成像檢測等相關(guān)標準，

如ISO的ISO17636等，美國的ASTME1411、1000、1416等，歐洲的BSEN13068-1-3

以及其他國外標準等，但沒有專門針對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件數(shù)字成像檢測標準。

2018年，我國剛頒布GB/T35388、35389、35394等幾份射線數(shù)字成像國家

標準，但目前在復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件數(shù)字成像檢測國家標準、行業(yè)標準方面仍

為空白，現(xiàn)有的航空行業(yè)標準HB20324未包含泡沫夾芯復(fù)合材料制件的射線數(shù)字

成像檢測，且該標準中對射線系統(tǒng)中的機械系統(tǒng)精度、探測器的性能、圖像質(zhì)量、

射線束角度等方面要求不完善，指導(dǎo)性不充分，因此，需建立復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)

制件數(shù)字成像檢測團體標準以指導(dǎo)相應(yīng)的檢測工作。

3、采用國際標準和國外先進標準情況

本標準主要采用/引用了國外相關(guān)標準中與復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)

字成像檢測技術(shù)有關(guān)的要求，同時增加成飛公司使用過程中的經(jīng)驗和結(jié)論。

如：

參考ISO17636：

①檢測技術(shù)分級要求制定了本標準的級別要求；

②探測器最小歸一化信噪比和復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件射線檢測實際情況確

定了本標準的探測器最小歸一化信噪比；

③一次曝光最大有效區(qū)和復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件射線檢測實際情況確定了

本標準的探一次曝光最大有效區(qū)；

參考BSEN13068-3：

①室內(nèi)光線及評判區(qū)域光照度要求。

參考ASTME2736：

①推薦的缺陷顯示最佳像素覆蓋數(shù)量圖；

②壞像素控制要求。

參考其他國外標準：

①明確了不同級別下的蜂窩芯投影變形程度要求。

4、標準主要內(nèi)容確定依據(jù)

4.1檢測技術(shù)級別

參考國外標準，對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)檢測級別進行了A級（普通級）和B級

（優(yōu)化級）的規(guī)定。

4.2X射線機

參考HB20323，對復(fù)合材料X射線機如最低管電壓一般不大于30kV，最大管

電流一般不低于10mA等參數(shù)進行了規(guī)定。

4.3射線探測器

參考國外標準，明確了像素單元尺寸一般不超過0.2mm。

參考ISO17636，明確了采用A級檢測技術(shù)時，探測器最小歸一化信噪比不

小于100，采用B級檢測技術(shù)時，探測器最小歸一化信噪比不小于140。

參考GB35388，明確了探測器歸一化信噪比（SNR）的測定區(qū)域和方法。

4.4計算機顯示器

參考ISO17636，明確了像素數(shù)量、最大亮度、亮度對比、灰度等級等要求。

4.5檢測場所和評判場所

參考HB/Z60的規(guī)定，控制室內(nèi)溫度宜控制在18℃～28℃，相對濕度不宜

超過75%；檢測間環(huán)境亮度參考BSEN13068-3:2001中6.8的規(guī)定，要求室內(nèi)光

線應(yīng)暗而柔和。

4.6透照布置

放大比參數(shù)，參考標準GB/T17925第8.4.2條并結(jié)合驗證試驗情況、實際情

況與適用性確定。

4.7透照方向

參考國外標準，并結(jié)合驗證試驗情況、實際情況與適用性確定，對A級和B

級的要求進行了分別規(guī)定。

參考ISO17636，并結(jié)合復(fù)合材料蜂窩芯投影變形程度X的確定值的來源情

況與適用性規(guī)定了泡沫夾芯制件一次曝光最大有效區(qū)。

4.8系統(tǒng)分辨率的測試要求

參考Q/AVIC06308，并結(jié)合復(fù)合材料實際情況與適用性規(guī)定了系統(tǒng)分辨率的

測試要求

4.9圖像灰度

參考GB/T35388，GB/T17925，并結(jié)合實際情況與適用性，規(guī)定了系統(tǒng)灰度

線性范圍區(qū)間但最低不低于20%。

4.10圖像空間分辨率（圖像不清晰度）

參考國外標準，并結(jié)合驗證試驗情況、實際情況與適用性確定，對A級和B

級的要求進行了分別規(guī)定。

4.11圖像歸一化信噪比

參考GB/T35388。

——對于A級檢測技術(shù)，圖像歸一化信噪比不低于70；

——對于B級檢測技術(shù)，圖像歸一化信噪比不低于120。

4.12圖3推薦的缺陷顯示最佳像素覆蓋數(shù)量圖

參考ASTME2736第6.11條，圖5。

4.13附錄A系統(tǒng)分辨率和圖像空間分辨率（或圖像不清晰度）測試方法

參考Q/AVIC06308附錄B及實驗結(jié)論。

4.14附錄C顯示器測試方法

參考Q/CACPS2060202TY0010（成飛公司企業(yè)標準）X射線數(shù)字成像檢測規(guī)范。

5、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析

5.1驗證試驗數(shù)據(jù)

5.1.1系統(tǒng)空間分辨率試驗數(shù)據(jù)

X射線實時成像檢測系統(tǒng)（RP90-94）系統(tǒng)，無試件狀態(tài)下空間分辨率驗證

試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1空間分辨率驗證試驗數(shù)據(jù)表

射線源到射線射線分辨率測

焦距放大空間分辨率

序號分辨率測試計試計到圖像增

mm倍數(shù)LP/mm

距離，mm強器距離，mm

130002800200≈12.0

2300025005001.2小于2.2

33000200010001.5略小于2.2

430001500150022.2～2.5

53000120018002.4略大于2.5

630001000200032.2清晰可見

73000750225042.0～2.2

8300060024005大于2.0

93000500250061.8～2.0

10300043025707大于1.4

113000370263081.4

5.1.2檢測時，有試件時，空間分辨率試驗數(shù)據(jù)

X射線實時成像檢測系統(tǒng)（RP90-94），檢測時空間分辨率驗證試驗數(shù)據(jù)如表

2所示。

表2檢測時空間分辨率驗證試驗數(shù)據(jù)表

射線源到射線射線分辨率測

焦距放大空間分辨率

序號分辨率測試計試計到圖像增

mm倍數(shù)LP/mm

距離，mm強器距離，mm

130002800200≈1大于1.8

2300025005001.22.0

33000200010001.52.2

430001500150022.2～2.5

53000120018002.4略小于2.5

630001000200032.2

7300075022504大于2.0

83000600240051.8

93000500250061.6

10300043025707大于1.4

113000370263081.4

經(jīng)計算，在幾何放大倍數(shù)1～8情況下實測系統(tǒng)空間分辨率與理論幾何不清

晰度值與值參見表3。

表3空間分辨率驗證試驗數(shù)據(jù)表

放大倍數(shù)11.21.522.4345678

系統(tǒng)空間分

0.50.470.470.430.390.450.470.490.530.630.67

辨率mm

理論幾何不

0.020.060.150.30.450.60.91.21.51.792.07

清晰度mm

當(dāng)系統(tǒng)分辨率與理論幾何不清晰度最接近時，其放大倍數(shù)接近最佳放大倍數(shù)，

在盡量放大缺陷的情況下減少幾何不清晰度的影響。

5.1.3系統(tǒng)性能試驗結(jié)論

通過對國內(nèi)外標準的分析及對最佳放大倍數(shù)的試驗研究，在復(fù)合材料夾芯結(jié)

構(gòu)制件的X射線數(shù)字成像檢測應(yīng)用中，放大倍數(shù)應(yīng)盡量選擇在最佳放大倍數(shù)以內(nèi)，

這樣，可以得到較高的空間分辨率和檢測對比度。當(dāng)選擇X射線數(shù)字成像檢測系

統(tǒng)時，可以盡量選取焦點尺寸較小的X射線機，同時，選取分辨率較高的射線探

測器，這樣，可增大最佳放大倍數(shù)的選取范圍，增加最小可檢缺陷的檢測能力。

6、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系

本標準規(guī)定的技術(shù)內(nèi)容符合現(xiàn)行國家法規(guī)，本標準的編寫吸收了國內(nèi)外相關(guān)

標準的內(nèi)容，與現(xiàn)行相關(guān)標準和行業(yè)標準協(xié)調(diào)一致。

7、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

8、預(yù)期的社會、經(jīng)濟效果

使用該新技術(shù)方法，可提高檢測效率4～10倍，提高檢測質(zhì)量的可靠性，降

低人員的勞動強度，大大減少膠片和處理液的使用，減少工業(yè)廢物的產(chǎn)生，為一

項前沿的、數(shù)字化的、綠色環(huán)保的工業(yè)技術(shù)，按成飛公司復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件

檢測實施應(yīng)用來看，可節(jié)約檢測成本約200萬元/年，并提高檢測質(zhì)量，該標準

化項目具有很高的社會效益和經(jīng)濟效益，為復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件的X射線數(shù)字

成像檢測技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用起到了重要作用。

9、貫徹標準的要求和措施建議

針對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件的制造企業(yè)，建議其采用此規(guī)范，確保射線檢測

對于夾芯部分的檢測質(zhì)量，減少錯漏檢風(fēng)險。

10、廢止有關(guān)標準的建議

無。

11、標準涉及專利情況說明

無。

12、重要需要說明的事項

無。

附件：

1）復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測—驗證試驗報告；

2）復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測—試生產(chǎn)驗證報告。

CSTM團體標準

編制說明

標準名稱復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測

主編單位成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司

計劃編號

填報時間2019-8-13

《復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測》

編制說明

1、工作簡況

1.1任務(wù)來源

本標準根據(jù)航空材料檢測與評價技術(shù)委員會CSTM/FC53/TC04《關(guān)于下達

2019年集團標準編制計劃的通知》的要求制定，標準題目為《復(fù)合材料夾芯結(jié)

構(gòu)制件X射線數(shù)字成像檢測》，由成都飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司負責(zé)主編，北

京航空材料研究院、中國航空綜合技術(shù)研究所、西安飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公

司、上海飛機設(shè)計研究院參編，完成時間為2019年10月底。

1.2工作簡介

2019年04月-2019年08月，完成標準調(diào)研和草案編寫；

2019年09月，完成標準征求意見稿；

2019年10月，完成標準評審及送審稿；

2019年11月，完成標準報批稿。

1.3主要參加單位和工作組成員

單位姓名分工

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司楊揚（組長）負責(zé)標準編寫，驗證試驗

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司虞永杰參與標準編寫，驗證試驗

成都飛機工業(yè)（集團）有限責(zé)任公司鐘波參與標準編寫，驗證試驗

北京航空材料研究院史亦韋參與標準編寫

北京航空材料研究院何方成參與標準編寫

中國航空綜合技術(shù)研究所王俊濤國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

西安飛機工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司張永民國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

上海飛機設(shè)計研究院馮劍飛國內(nèi)外資料收集、參與標準編寫

北京航空材料研究院劉世英參與標準審查，資料收集

2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

2.1標準化對象簡要情況

復(fù)合材料由于重量輕、強度高，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，復(fù)合材料夾芯結(jié)

構(gòu)由于其更輕的重量更是被廣泛應(yīng)用許多行業(yè)中，但由于夾芯結(jié)構(gòu)的特殊性，采

用一般的膠片法射線照相技術(shù)無法高效地滿足設(shè)計對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的質(zhì)量

檢測要求，也無法滿足國內(nèi)對于綠色制造的要求，而X射線數(shù)字成像技術(shù)方法可

顯著提高檢測質(zhì)量和效率，同時是一種綠色檢測的技術(shù)方法，可為復(fù)合材料夾芯

結(jié)構(gòu)在航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供可靠的質(zhì)量保障。

隨著X射線數(shù)字成像檢測技術(shù)國家標準的發(fā)布，各行業(yè)已開始應(yīng)用該數(shù)字化

檢測技術(shù)。但是由于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)缺陷X射線檢測的特殊要求和難點，現(xiàn)有

的標準無法滿足復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件的檢測質(zhì)量控制要求，因此需根據(jù)目前實

際生產(chǎn)中復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制件X