航空应用｜工业内窥镜在发动机燃烧室检测中的应用

航空发动机燃烧室作为发动机核心热端部件，是燃料与空气混合燃烧、将化学能转化为热能的关键区域，长期处于高温（最高超 2000K）、高压、高燃气冲刷及热循环冲击的极端工况，易出现烧蚀、裂纹、积碳、涂层脱落、火焰筒变形等故障，这些故障直接影响发动机推力输出、运行稳定性，甚至引发空中停车等重大安全事故。而航空发动机拆解检测成本极高、周期长，工业内窥镜凭借非拆解、可视化、精准探测的核心优势，成为燃烧室在役检测、定检及故障排查的必备技术手段，是保障航空发动机飞行安全、降低运维成本的核心装备。

一、航空发动机燃烧室检测的核心痛点与内窥镜的适配性

燃烧室的结构特点和工况环境，决定了其检测存在诸多行业痛点，而工业内窥镜的技术特性恰好能针对性解决，也是其成为该场景核心检测工具的关键原因：

非拆解需求：航空发动机燃烧室集成于发动机核心机内部，拆解需拆除短舱、压气机、涡轮等多个部件，单台拆解 / 复装周期可达数天至数周，且拆解过程易造成二次损伤，内窥镜可通过发动机预留的检测孔 / 维护口直接探入，实现 100% 非拆解检测，大幅缩短检测周期（单台燃烧室检测仅需数小时）。

极端环境适配：燃烧室内部存在高温余温、狭小腔道、复杂曲面（火焰筒波纹、燃油喷嘴安装位、联焰管接口），常规检测工具无法进入，工业内窥镜配备耐高温探头（耐温可达 200℃以上）、超细柔性插入管（直径可至 2.8mm 甚至更小）、360° 全向弯曲关节，可灵活穿越狭小通道，贴合燃烧室复杂曲面完成无死角探测。

故障识别精度要求高：燃烧室的微裂纹（宽度＜0.1mm）、涂层微脱落、积碳局部堆积等微故障，若未及时发现，会快速扩展为宏观故障，工业内窥镜搭载高清像素摄像头（200 万及以上）、高动态范围（HDR）成像、荧光渗透检测（FPI）适配功能，可清晰捕捉微缺陷细节，实现故障的早期识别。

检测数据可追溯：航空维修对检测数据的真实性、可追溯性有严格要求（需纳入发动机履历本），工业内窥镜支持实时拍照、4K 高清录像、图片标注、数据存储与导出，可完整记录检测过程和故障位置，为维修决策、定检周期制定提供可验证的可视化依据。

二、工业内窥镜在燃烧室检测中的核心检测部位与典型故障

航空发动机燃烧室主要由火焰筒（内筒 / 外筒）、燃油喷嘴、联焰管、点火器、燃烧室机匣等部件组成，各部位因受力、受热特性不同，故障类型存在明显差异，工业内窥镜针对各部位的检测重点和典型故障如下：

其中，火焰筒内筒的热疲劳裂纹是燃烧室最危险的故障类型 —— 高温燃气的反复热冲击会导致火焰筒金属材料产生晶间裂纹，若裂纹扩展至穿透性，会造成高温燃气泄漏，烧蚀周边涡轮叶片，引发发动机整机故障，也是工业内窥镜检测的核心重点。

三、燃烧室检测专用工业内窥镜的核心技术要求

航空发动机燃烧室的检测场景，对工业内窥镜的性能要求远高于普通工业场景，属于高端精密检测装备范畴，需满足以下核心技术指标，缺一不可：

1. 探头与插入管：适配狭小腔道与极端环境

插入管直径：燃烧室检测孔多为 φ6~φ10mm，火焰筒内部间隙更小，插入管直径需控制在2.8~6mm，且保证管体柔性和抗扭性，避免弯曲时管体折断；

耐高温性能：燃烧室停机后仍有 80~150℃余温，部分应急检测需在更高余温下进行，探头需采用耐高温合金外壳 + 耐高温成像模组，耐温等级不低于200℃（持续）/300℃（短时）；

弯曲关节精度：需支持360° 全向无极弯曲（上下 / 左右弯曲角度≥180°），且弯曲定位精准，无卡顿、回松，可实现探头在燃烧室内部的 “精准走位”，贴合复杂曲面检测。

2. 成像系统：保障复杂光环境下的清晰成像

高清成像：摄像头像素不低于200 万，支持1080P/4K 高清实时成像，分辨率≥1280×720，可清晰分辨 0.1mm 级的微裂纹、涂层微脱落；

高动态范围（HDR）：燃烧室内部存在强光反射（金属曲面）与阴影区（腔道拐角），HDR 功能可自动平衡明暗区域，避免过曝或欠曝，保证全视野清晰；

专业照明：搭载高亮度 LED 冷光源（亮度≥100000lx，可调光），且光源采用光纤导光，避免探头局部发热，同时配备防眩光镜头，减少金属曲面的反光干扰；

特殊成像功能：支持荧光成像（适配荧光渗透检测，可将肉眼不可见的微裂纹转化为高亮荧光条纹，提升缺陷识别率）、放大成像（局部放大 2~10 倍，聚焦缺陷细节）。

3. 操作与数据系统：适配航空维修的标准化需求

便携化操作：配备手持操控端 + 高清显示屏（屏幕尺寸≥5 英寸，触控操作），支持无线操控（部分场景需远距离操作），整机重量轻，适配飞机机位上的移动检测；

数据全流程管理：支持实时拍照、录像、视频回放、图片标注（标记故障位置 / 尺寸），可存储至少 10000 张图片 / 100 小时视频，数据可通过 USB / 蓝牙导出为 PDF/MP4 等标准化格式，直接纳入航空维修档案；

测量功能：搭载高精度内置测量系统（误差≤±2%），支持点距、线距、圆直径、裂纹长度 / 宽度等快速测量，无需额外工具，直接在检测现场获取故障尺寸数据，为维修决策提供依据；

防干扰与耐用性：整机需满足航空级电磁兼容（EMC） 要求，避免受飞机机载电子设备干扰，同时插入管采用耐磨、防油、耐腐蚀的聚氨酯外层，适应燃烧室内部的油污、燃气环境。

4. 辅助功能：提升检测效率与安全性

探头自清洁：配备高压气嘴，可通过气流吹除探头上的积碳、油污，避免遮挡镜头，保证成像清晰；

导向功能：部分高端内窥镜配备探头前端导向灯 / 摄像头，实现 “前端视野 + 主视野” 双视野，避免探头与燃烧室部件硬接触，防止二次损伤；

电池续航：内置可充电锂电池，续航时间不低于 6 小时，满足单台发动机全流程检测的续航需求，且支持快充。

四、工业内窥镜在燃烧室检测中的标准化操作流程

航空发动机燃烧室的内窥镜检测属于高标准化航空维修工序，需严格遵循航空维修手册（AMM）和内窥镜操作规范，避免因操作不当造成发动机部件损伤或检测漏检，核心操作流程如下：

1. 检测前准备：保障检测安全与设备适配

确认发动机状态：发动机停机并完成冷却降温（余温降至安全范围，一般≤80℃）、断电、断油，设置安全警示区域，防止误启动；

核查检测孔：确认燃烧室对应的检测孔 / 维护口无变形、堵塞，拆除检测孔盖板，清理盖板周边的油污、积碳；

设备检查：检查工业内窥镜的插入管、弯曲关节、探头是否完好，光源、成像、测量功能是否正常，对探头进行清洁和防刮保护；

制定检测路径：根据发动机型号和燃烧室结构，确定内窥镜探头的插入路径、弯曲角度，避免与燃油喷嘴、联焰管等精密部件硬接触。

2. 现场检测：精准探入与全视野扫描

探头缓慢插入：将内窥镜探头通过检测孔缓慢探入燃烧室，操控弯曲关节调整探头方向，沿预设路径移动，避免快速推进造成探头或燃烧室部件损伤；

分区全视野检测：按照 “火焰筒内筒→外筒→燃油喷嘴→联焰管→点火器→机匣” 的顺序，对各部位进行分区、无死角扫描，重点关注焊接缝、气膜孔、波纹段等故障高发区域；

缺陷捕捉与记录：发现疑似故障时，调整探头位置和焦距，清晰聚焦缺陷细节，进行拍照 / 录像，并通过标注功能标记故障位置，同时利用内置测量功能获取故障尺寸数据；

探头清洁：若探头上附着积碳、油污导致成像模糊，暂停检测，通过高压气嘴吹除污物，恢复成像清晰后继续检测。

3. 检测后处理：数据整理与维修决策

设备回收与清洁：检测完成后，缓慢收回探头，用专用清洁剂清洁插入管和探头，对设备进行全面检查，做好保养记录；

检测孔复原：清理检测孔周边，重新安装盖板并按规定扭矩紧固，做好密封处理；

数据整理与分析：将检测数据（图片、视频、测量结果）导出，整理为标准化检测报告，结合航空发动机维修手册，对故障进行等级判定（轻微 / 一般 / 严重 / 危急）；

制定维修方案：根据故障等级，确定维修措施 —— 轻微故障（如少量积碳、气膜孔轻微堵塞）可现场清理；一般故障（如局部涂层脱落、微小裂纹）可进行局部修复；严重故障（如穿透性裂纹、喷嘴严重磨损）需安排发动机拆解，进行部件更换。

五、内窥镜检测在航空燃烧室运维中的核心价值

保障飞行安全：实现燃烧室故障的早期发现、精准识别，及时排除高温燃气泄漏、涡轮烧蚀等重大安全隐患，从源头避免发动机空中停车、失速等飞行事故，是航空安全的 “第一道防线”；

降低运维成本：非拆解检测大幅减少发动机拆解 / 复装的人工、时间成本，据航空维修行业数据，单台航空发动机燃烧室内窥镜检测的成本仅为拆解检测的 1/10~1/5，且可避免拆解造成的二次损伤；

优化定检周期：通过内窥镜检测获取的燃烧室实际工况数据，可替代传统的 “固定周期拆解定检”，实现基于状态的视情维修—— 对状态良好的发动机延长定检周期，对存在潜在故障的发动机提前安排维修，提升航空机队的运营效率；

支撑发动机研发改进：通过内窥镜长期记录不同工况、不同飞行时长下燃烧室的故障类型和发展规律，可为航空发动机燃烧室的结构设计、材料选型、涂层优化提供真实的在役工况数据，推动发动机产品的迭代升级。

六、行业发展趋势：燃烧室检测用内窥镜的技术升级方向

随着航空发动机向高推重比、高燃油效率、长寿命方向发展，燃烧室的工况更趋极端（更高温、更高压），对检测技术的要求也持续提升，燃烧室检测专用工业内窥镜正朝着以下方向升级：

智能化检测：集成AI 缺陷识别算法，可自动识别燃烧室的裂纹、烧蚀、积碳等典型故障，实现 “自动扫描 + 自动识别 + 自动标注”，大幅降低人工检测的漏检率和劳动强度，提升检测效率；

微型化与高清化：在进一步缩小插入管直径（向 φ2.0mm 以下发展）的同时，提升成像分辨率（向 8K 超高清发展），实现更狭小腔道的更精准检测；

多传感融合：除视觉成像外，集成温度传感器、超声波传感器、厚度传感器，可同时获取燃烧室内部的温度分布、部件壁厚、应力分布等数据，实现 “可视化缺陷检测 + 量化工况检测” 的一体化；

远程协同检测：搭载 5G / 无线传输技术，支持检测数据的实时远程传输，实现现场检测人员与后方专家的远程协同诊断，快速制定维修决策，适配航空机队的异地运维需求；

机器人化操作：与微型爬壁机器人、管道机器人结合，实现探头在燃烧室内部的自主移动、自主定位、自主检测，替代人工操控，适应更复杂的燃烧室结构检测。

七、应用注意事项

操作人员必须具备航空发动机维修资质和工业内窥镜操作资质，严格按照发动机维修手册和内窥镜操作规范执行，避免操作不当造成发动机部件损伤；

检测过程中严禁探头与燃烧室精密部件（如燃油喷嘴、点火电极）硬接触，防止刮伤、变形；

内窥镜设备需定期进行校准和保养（如镜头校准、测量系统校准、插入管维护），确保检测数据的准确性，校准记录需纳入航空维修档案；

对于高温余温下的应急检测，必须使用专用耐高温内窥镜，严禁使用普通内窥镜，防止设备烧毁。

综上，工业内窥镜是航空发动机燃烧室不可替代的核心检测装备，其技术发展与航空发动机的发展深度绑定，不仅是保障航空飞行安全的关键手段，也是推动航空发动机维修模式从 “定期拆解” 向 “视情维修” 转型的核心技术支撑，在航空航天领域的应用价值和市场需求将持续提升。