SRM壳体多层结构热波传导特性及缺陷定量识别方法研究

为解决传统的无损探伤手段难以满足固体火箭发动机壳体多层粘接结构缺陷的快速、高效、大面积检测的难题，本项目利用新兴的红外热波检测技术，针对固体火箭发动机壳体多层粘接结构的缺陷特点，深入分析热流在其内部的传导规律，特别是针对贴合性脱粘缺陷，重点对超声波激励源引起的局部发热机制进行研究；在此基础上，建立热波、超声波与含缺陷粘接结构相互作用的模型，设计并优化热激励源及其加载方式，在对红外热图序列快速采集、处理及分析的基础上，根据不同特征缺陷在热激励下的不同响应特点，把人工免疫、神经网络及遗传算法等智能方法用于缺陷的定量识别，实现缺陷的快速检测、定量表征和自动识别。拟取得的成果不仅可以对SRM壳体结构进行快速、高效的无损探伤与评价，还可用于发动机喷口、推进剂贮箱、电气系统等关键部位的缺陷或故障的检测，而且研究的理论和方法也可用于其它领域，具有广泛的应用前景。研究成果将达到国际先进水平。

本项目把新兴的红外热波技术应用于固体火箭发动机壳体粘接结构的缺陷检测，建立了热波与含缺陷粘接结构相互作用的理论模型，重点研究了贴合型脱粘缺陷界面在功率超声激励下的局部生热机理，实现了热激励源加载方式及参数优化，解决了热能利用率低、均匀性差等问题。全面深入分析了影响热波检测的相关因素，研究了基于多项式拟合、遗传算法、人工免疫、粒子群算法及神经网络的热图序列增强、非均匀性畸变校正、缺陷分割等方法，开发了专用的红外热波检测控制及图像序列处理软件系统，实现了粘接结构典型缺陷的快速检测和定量识别。通过上述研究，设计论证了适合粘接结构缺陷检测的红外热波检测系统方案和实现途径，开展了大量的试验研究，取得了较好效果。项目研究为我国航空航天领域各种粘接结构提供了一种新型、快速、高效的无损检测理论和方法，具有较强的军事和社会效益。