關(guān)鍵詞：起落架；深孔型腔；內(nèi)輪廓檢測；激光頻率梳；3D 輪廓檢測

一、引言

起落架作為飛行器起降關(guān)鍵部件，其深孔型腔內(nèi)輪廓精度直接影響起落架的承載與緩沖性能。深孔型腔在起落架緩沖器缸筒、活塞桿連接部位等結(jié)構(gòu)中常見，具有深徑比大（可達(dá) 15:1）、內(nèi)輪廓復(fù)雜（含階梯面、錐面、環(huán)槽等）的特點(diǎn)。傳統(tǒng)接觸式檢測如三坐標(biāo)測量，受測頭尺寸與剛性限制，難以深入復(fù)雜型腔；非接觸式檢測如工業(yè)內(nèi)窺鏡，僅能獲取二維圖像，無法完整表征三維輪廓。因此，亟需高效精準(zhǔn)的深孔型腔內(nèi)輪廓檢測技術(shù)。

二、激光頻率梳 3D 輪廓檢測原理

激光頻率梳利用飛秒激光產(chǎn)生頻率間隔穩(wěn)定的脈沖序列，形成梳狀頻譜。在深孔型腔內(nèi)輪廓檢測中，通過光纖將激光導(dǎo)入型腔，基于光飛行時(shí)間（ToF）原理測量距離：脈沖光照射型腔內(nèi)壁反射后，與參考光干涉，通過測量相位差計(jì)算光程差，結(jié)合頻率梳重復(fù)頻率f_r，可得距離d = c·Delta t/2（c為光速，Delta t為時(shí)間延遲）。系統(tǒng)通過振鏡掃描實(shí)現(xiàn)周向與軸向掃描，采集三維點(diǎn)云，經(jīng)算法重構(gòu)內(nèi)輪廓模型。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

（一）復(fù)雜輪廓高分辨率表征

針對(duì)起落架深孔型腔內(nèi) 0.5mm 的過渡圓角、0.3mm 的環(huán)槽等細(xì)微結(jié)構(gòu)，激光頻率梳可實(shí)現(xiàn) 0.05mm 采樣間隔的點(diǎn)云采集。某型起落架緩沖器缸筒檢測顯示，該技術(shù)對(duì)深度 2mm、寬度 1.5mm 的環(huán)槽輪廓識(shí)別率達(dá) 96%，較傳統(tǒng)超聲檢測提升 30%。

（二）深徑比適應(yīng)性與精度保持

憑借光纖傳導(dǎo)光束，可深入直徑 3mm、深度 45mm 的深孔型腔，且測量誤差不隨孔深增加而顯著增大。在深度 100mm 的型腔檢測中，徑向尺寸測量精度達(dá) ±8μm，優(yōu)于傳統(tǒng)觸針法 ±25μm 的誤差。

（三）動(dòng)態(tài)檢測效率提升

采用線性調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）技術(shù)的激光頻率梳系統(tǒng)，采樣速率達(dá) 15kHz，完成直徑 15mm、深度 120mm 的型腔全輪廓檢測僅需 6 秒，較工業(yè) CT 的 2.5 分鐘檢測時(shí)間提升 25 倍，適合生產(chǎn)線在線檢測。

四、在起落架檢測中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）緩沖器缸筒內(nèi)輪廓檢測

在某型客機(jī)起落架緩沖器缸筒檢測中，激光頻率梳 3D 輪廓檢測發(fā)現(xiàn)缸筒內(nèi)壁 30mm 深處存在 0.12mm 的局部變形，通過三維輪廓分析確定變形區(qū)域范圍。傳統(tǒng)渦流檢測因無法獲取三維形貌，未能識(shí)別該缺陷，體現(xiàn)了該技術(shù)在細(xì)微變形檢測中的優(yōu)勢(shì)。

（二）活塞桿連接孔型腔校準(zhǔn)

起落架活塞桿連接孔型腔位置度公差要求≤0.15mm，傳統(tǒng)檢測需拆卸離線測量。激光頻率梳通過便攜探頭伸入孔內(nèi)，8 分鐘內(nèi)完成型腔三維坐標(biāo)測量，檢測數(shù)據(jù)與 CAD 模型比對(duì)偏差控制在 0.1mm 以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)裝配狀態(tài)下的在線校準(zhǔn)。

（三）內(nèi)表面粗糙度量化評(píng)估

構(gòu)建基于三維輪廓的粗糙度評(píng)價(jià)模型，對(duì)起落架缸筒內(nèi)表面進(jìn)行 Ra 值測量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)測量結(jié)果與觸針式粗糙度儀偏差在 ±6% 以內(nèi)，滿足航空標(biāo)準(zhǔn)中 Ra≤1.2μm 的要求，且避免了觸針磨損帶來的誤差。

五、技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

當(dāng)前激光頻率梳在深孔型腔內(nèi)輪廓檢測中面臨強(qiáng)反射表面（如鍍鉻內(nèi)壁）信號(hào)飽和、深孔內(nèi)雜散光干擾等問題。未來可通過多波長激光復(fù)合探測、自適應(yīng)濾波算法優(yōu)化提升抗干擾能力，同時(shí)開發(fā)適配復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的柔性探頭，推動(dòng)技術(shù)在航空維修領(lǐng)域的工程應(yīng)用。

激光頻率梳3D光學(xué)輪廓測量系統(tǒng)簡介：

20世紀(jì)80年代，飛秒鎖模激光器取得重要進(jìn)展。2000年左右，美國J.Hall教授團(tuán)隊(duì)?wèi){借自參考f-2f技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)載波包絡(luò)相位穩(wěn)定的鈦寶石鎖模激光器，標(biāo)志著飛秒光學(xué)頻率梳正式誕生。2005年，Theodor.W.H?nsch（德國馬克斯普朗克量子光學(xué)研究所）與John.L.Hall（美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所）因在該領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，共同榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

系統(tǒng)基于激光頻率梳原理，采用500kHz高頻激光脈沖飛行測距技術(shù)，打破傳統(tǒng)光學(xué)遮擋限制，專為深孔、凹槽等復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)件測量而生。在1m超長工作距離下，仍能保持微米級(jí)精度，革新自動(dòng)化檢測技術(shù)。

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

①同軸落射測距：獨(dú)特掃描方式攻克光學(xué)“遮擋”難題，適用于縱橫溝壑的閥體油路板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)；

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

②高精度大縱深：以±2μm精度實(shí)現(xiàn)最大130mm高度/深度掃描成像；

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

③多鏡頭大視野：支持組合配置，輕松覆蓋數(shù)十米范圍的檢測需求。

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

審核編輯 黃宇