当前我国通用航空事业不断快速发展，低空开放已在逐步进行中，同时通航中直升机总体飞行小时稳步提高，飞行安全问题愈发明显，针对维修效率及检测精准度具有更高的标准，视情维修优势陆续凸显。运用监测监控结构状态参数，精准了解其稳定状况，是视情维修的根本。探究结构健康检测视情维修技术的运用，是提升直升机维修质量与效率的关键路径。振动声调制简称VAM，是先进结构健康监测技术，此技术是一种对裂纹类缺陷非常敏感的非线性声学检测方法，与线性和经典非线性检测方法对比而言，该技术极有较强的抗干扰能力、检测速率更快、微小裂纹灵敏性更高，极其符合结构健康监测对于初期损伤探测的技术标准。
一、振动声调制检测技术的基本原理
振动声调制检测技术的基本原理见图一所示，通过超声部件PZT1与PZT2向结构当中共同激发低频f1与高频f2两个频率声场，若结构毫无损伤，那么PZT3所接收信号就是这两个声场线性叠加，在图中体现在两根单一谱线。否则，若结构当中出现损伤，其介质不断被损坏，在损伤位置展示非线性，两声场会在此范围发生非线性调制。混合声场频域体现在高频分量f2两侧存在f2±nf1,n=1,2,3,4……等分量调制边频，损伤区域和种类等关键信息就包含在该边频当中。目前普遍认为损伤接触区域在激励声场影响下所体现的非线性是造成振动声调制的主要因素。为对接触性损伤非线性的具体情况进行探究。相关人士提出众多机理模型。即便此种理论模型具有相应的特性，可是专家学者认为迄今为止未有一种非线性模型可以充分诠释振动声调制现象的所有特征[1]。目前用来探究振动声调制的理论陆续构成基于裂纹开闭理论和能量消耗理论为特征的两个方面。前者可分成双刚度模型与粗造表面接触模型。基于目前的应用研究而言，以裂纹开闭模型理论在理论与诠释方面具有显著优势，以此被广泛的运用。此种理论觉得裂纹面开闭与闭合过程中接触面的不同接触状态，造成材料在裂纹周边体现出非线性声刚度，此种非线性特性是声场出现非线性调制的主要因素。
图一 振动声调制检测基本原理
二、振动声调制检测技术的优势分析
振动声调制检测技术是一种对裂纹类缺陷极其敏感的非线性声学检测技术，即便在方法论上还缺少健全性，可是其优势是以往的线性声学技术乃至经典非线性声学技术并不具备的，如此也是此项技术成为研究热点的关键因素。此项检测技术的优势特点重点表现在几个方面。首先，高灵敏度。对微小裂纹具有极高的敏感度，适用在初期裂纹诊断中。这是由于在此项技术检测当中，低频振动激发作用，其让裂纹面出现相互碰撞，有效激发裂纹非线性，可是高频声学激发探测作用，因为其波长更加短，所以对损伤更具敏感性。其次，针对被测结构当中的自由边界与孔洞等结构并不灵敏。以往的线性声学检测技术其回波信号通常受结构边界与孔洞干扰影响。可是因为此种结构并不会体现非线性，所以不能对振动声调制等非线性声学检测技术造成不良的影响。最后，适用接触应力检测和微接触间隙测量等区域。此项检测技术基于接触声非线性为前提，可是接触面所体现的非线性和接触压力与接触面实际面积相关，所以可通过振动声调制检测技术做到对接触压力以及面积的检测，比如螺纹松动检测、裂纹开合检测、运动副磨损量检测等等[2]。此外，振动声调制检测技术对于被检测材料有极强的适应性，并且针对传感器和检测设备非线性并不敏感，一般的压电传感器就能够满足检测需求，所以能够便于和时间反转聚焦技术融合展开更高敏感度的在线损伤检测、定位成像。
三、振动声调制检测技术在直升机维修中的应用前景
直升机由于其结构的特殊性、旋转器件过多、符合材料承力部件较多、受力状况繁琐、振动水平过高等特性，机械故障率明显超过固定翼飞机等其余航空器。所以，针对直升机结构健康状况的评估与故障初期诊断非常关键。首先，针对不同材料、结构繁琐、疲劳负荷高的关键部件状况检测急需具有高灵敏度、超强适应性、能够全范围检测、便于实施的无损检测技术。其次，目前直升机健康和应用监测系统以振动信号分析技术，并且重点监测目标是旋翼与传动系统等旋转结构。为做到对承力结构疲劳损伤的初期在线警报和诊断，必须引用高新的结构健康监测技术展开相应的完善[3]。考量到振动声调制检测技术的优势，此项技术完全符合直升机的维修技术要求。详细而言，可基于几个方面进行振动声调制检测技术的应用研究。
（一）主要承力结构紧固螺栓松动检测探究
接触面非线性和接触应力具有密切关联，所以可运用损伤参数接触应用的转变，通过振动声调制检测技术对螺栓松动进行检测。首先，振动声调制的高灵敏度能够满足螺纹松动的初期诊断要求。其次，与以往的力矩扳手定力检测对比而言，此项检测技术能够做到远程监测，适用在原位在线的运用中[4]。
（二）滑动摩擦运动磨损间隙检测
摩擦磨损间隙的检测在直升机的维修过程中是十分普遍的，比如操纵系统中变矩拉杆的杆端球轴承间隙检测、倾斜盘球轴承间隙检测、桨叶间隙检测等等。当前外场维护过程中通过目测、塞尺以及千分跳表等检测方式，此种宏观的检测模式操作便捷，可是检测结果具有一定的随机性，而且无法在界面微凸体尺寸方面体现磨损情况。无法测量出出接触界面线性在界面上大范围微凸体接触非线性的总体表现，但振动声调制检测技术此时可以体现界面的整体磨损量，减少检测结果随机性问题。此外，能够做到远程非接触检测，并且是其主要特点之一。
（三）复合材料结构部件损伤检测
首先，振动声调制检测技术对于被检材料具有较强的适应性，通过理论与实践均表明，振动声调制可以有效检测复合材料裂纹、分层以及冲击等损伤问题。其次，直升机起落架、主旋翼叶片、尾桨叶片、水平安定面与主桨毂重点承力结构大都涉及复合材料，并且具有一定复杂性。以美国西科斯基S76直升机为例，重要受力部件主旋翼叶片，由蒙皮、蜂窝结构与钛合金大梁等材料构成。因为粘连结构与孔洞较多，通过线性声学检测技术难以在复杂回波形式中辨别损伤的特性，通常要完整桨叶界面精准的回波形式数据和具有一定经验的检测工作人员才能得出比较准确的结果。可是振动声调制检测对于粘接面与孔洞结构缺少敏感性，所以不存在此种问题。
结束语：
综上所述，对振动声调制检测技术的运用方式以及优势特性分析，此项技术符合直升机结构健康监测技术的相关要求，是一项具有极大研究价值以及应用潜力的检测技术。该技术具有极高的灵敏性，适用在初期损伤的检测当中，并且被检测结构的自由边界与孔洞结构并不具有敏感性，不但适用在损伤检测，还能够用在接触应力检测与微接触间隙测量等方面。振动声调制检测技术的优势，让其运用在直升机结构健康监测的主要承力结构紧固螺栓松动检测、滑动摩擦运动磨损间隙检测与复合材料结构部件检测当中。
参考文献：
[1]贾俊,余建航,曾辉,杨杰.振动声调制检测技术在直升机维修中的应用前景[J].直升机技术,2020(02):15-19+24.
[2]方漂漂.基于振动声调制非线性信号的微裂纹检测定位研究[D].中国计量大学,2019.
[3]贾俊,陶利民,胡海峰,等.疲劳裂纹闭合的非线性超声在线测量[J].国防科技大学学报,2018,40(5) : 97 － 102．
[4]杨晓华,刘学君,张玎,等.基于振动声调制的板类结构裂纹定位成像[J].北京航空航天大学学报,2017,43(008):1509-1516.
