關鍵詞：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)構中常見，具有深徑比大（可達 15:1）、內(nèi)輪廓復雜（含階梯面、錐面、環(huán)槽等）的特點。傳統(tǒng)接觸式檢測如三坐標測量，受測頭尺寸與剛性限制，難以深入復雜型腔；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，亟需高效精準的深孔型腔內(nèi)輪廓檢測技術。

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，通過光纖將激光導入型腔，基于光飛行時間（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，通過測量相位差計算光程差，結(jié)合頻率梳重復頻率f_r，可得距離d = c·Delta t/2（c為光速，Delta t為時間延遲）。系統(tǒng)通過振鏡掃描實現(xiàn)周向與軸向掃描，采集三維點云，經(jīng)算法重構內(nèi)輪廓模型。

三、技術優(yōu)勢分析

（一）復雜輪廓高分辨率表征

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

（二）深徑比適應性與精度保持

憑借光纖傳導光束，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 ±8μm，優(yōu)于傳統(tǒng)觸針法 ±25μm 的誤差。

（三）動態(tài)檢測效率提升

采用線性調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）技術的激光頻率梳系統(tǒng)，采樣速率達 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用實踐

（一）緩沖器缸筒內(nèi)輪廓檢測

在某型客機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，未能識別該缺陷，體現(xiàn)了該技術在細微變形檢測中的優(yōu)勢。

（二）活塞桿連接孔型腔校準

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)完成型腔三維坐標測量，檢測數(shù)據(jù)與 CAD 模型比對偏差控制在 0.1mm 以內(nèi)，實現(xiàn)裝配狀態(tài)下的在線校準。

（三）內(nèi)表面粗糙度量化評估

構建基于三維輪廓的粗糙度評價模型，對起落架缸筒內(nèi)表面進行 Ra 值測量。實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術測量結(jié)果與觸針式粗糙度儀偏差在 ±6% 以內(nèi)，滿足航空標準中 Ra≤1.2μm 的要求，且避免了觸針磨損帶來的誤差。

五、技術挑戰(zhàn)與發(fā)展方向

當前激光頻率梳在深孔型腔內(nèi)輪廓檢測中面臨強反射表面（如鍍鉻內(nèi)壁）信號飽和、深孔內(nèi)雜散光干擾等問題。未來可通過多波長激光復合探測、自適應濾波算法優(yōu)化提升抗干擾能力，同時開發(fā)適配復雜型腔結(jié)構的柔性探頭，推動技術在航空維修領域的工程應用。

激光頻率梳3D光學輪廓測量系統(tǒng)簡介：

20世紀80年代，飛秒鎖模激光器取得重要進展。2000年左右，美國J.Hall教授團隊憑借自參考f-2f技術，成功實現(xiàn)載波包絡相位穩(wěn)定的鈦寶石鎖模激光器，標志著飛秒光學頻率梳正式誕生。2005年，Theodor.W.H?nsch（德國馬克斯普朗克量子光學研究所）與John.L.Hall（美國國家標準和技術研究所）因在該領域的卓越貢獻，共同榮獲諾貝爾物理學獎。

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，打破傳統(tǒng)光學遮擋限制，專為深孔、凹槽等復雜大型結(jié)構件測量而生。在1m超長工作距離下，仍能保持微米級精度，革新自動化檢測技術。

核心技術優(yōu)勢

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

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

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

（以上為新啟航實測樣品數(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。

（以上為新啟航實測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

審核編輯 黃宇