【摘要】孔探是航空发动机维护的重要检测手段之一，可协助维护人员确定发动机内部状况。由于设备昂贵，无法在相关教学领域进行大范围的孔探教学。为提高航空类院校在孔探检测方面的教学能力，研究开发基于工业内窥镜的航空发动机孔探教学系统。该系统由USB内窥镜、计算机和孔探教学软件组成，可在教室内实现孔探演示和教学，同时与实际发动机结合，模拟真实孔探过程，可在维修实习等实践教学中进行推广。
　　【关键词】航空发动机 孔探 教学 内窥镜
　　【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）03-0115-02
　　对于航空发动机特别是民航中常用的高涵道比涡扇发动机，由于其高温、高压、高转速的工作环境，如不能及时发现发动机内部的故障隐患，很可能会导致灾难性的后果。随着现代科学技术的快速发展以及发动机维修设备和手段的多样化，采用孔探技术对发动机损伤和故障隐患进行诊断并判定损伤等级是新型维修方式的关键环节[1]。目前几乎所有的航空发动机在维护时对于核心机部分的内部检查，尤其是一些不易拆卸且可达性较差的零部件，都要用到孔探技术[2-3]。随着孔探技术的不断发展，对于孔探人员的技能要求越来越高，因此，针对孔探人员进行专业技能培训就很有必要。
　　我国民航目前从事发动机孔探工作的有近600人，这与目前运输飞机拥有量、维修规模和深度及未来几年的预期规模相比极不适应。由于机队规模和发动机孔探工作量分布不均，也导致人员分布不均匀。为了提高孔探人员的检测技能，强化安全意识，需要从基层的航空类院校抓起。由于专业设备价格昂贵，导致用于教学的孔探仪数量短缺，在孔探教学中，普遍出现了理论多、实践少、二者结合不佳的教学问题。为此，设计研发了一套低成本、易于操作的航空发动机孔探教学系统，该系统可以直接应用在真实发动机孔探口，对课堂教学和实践教学都具有较高的实用价值，可有效提高孔探教学质量。
　　一、系统基本功能与组成
　　航空发动机孔探教学系统由两部分组成。其中，硬件部分为用于捕获图像的USB内窥镜以及用于显示图像的计算机；软件部分利用C#语言编写，主要完成调用摄像头进行拍照，并对所拍摄图片进行尺寸分析等功能。在系统中，计算机相当于一个用于视频输出的屏幕，内窥镜相当于获取视频源的摄像头，而软件是使内窥镜与电脑完美连接的内在驱动。
　　系统开发中，使用带有USB接口的内窥镜来模拟真实的孔探仪探头部分。该工业内窥镜拥有6盏可调亮度的LED灯、200万像素、8.5毫米口径，其固定焦距为3～8厘米。成像稳定，清晰，尤其适用于狭小空间和难以察视的位置的检查。
　　教学软件是整个教学系统的核心部分，基于Windows系统和C#语言进行编写。程序为C#的窗体应用程序；内窥镜摄像头的调用通过引用AForge.Net类库来实现，该库是一个开源项目，提供很多图像的处理和视频处理功能。软件设计了两个窗体，主窗体实现USB内窥镜摄像头的调用并进行拍照；另外一个窗体对图片进行孔探分析，主要是损伤尺寸的分析与记录等。由于探头本身不能旋转，利用软件设计实现立体测量功能，可自动测量损伤的长度、面积和深度。
　　二、系统在孔探教学中的应用
　　为模拟孔探检测的整个过程，选取了我们民航常见CFM56-3发动机的高压涡轮区域作为观察对象，该区域有用于检测的孔探口。图1为孔探教学系统应用于民航发动机的现场教学照片。
　　在将内窥镜的探头插入CFM56-3发动机高压涡轮内部并获得图像的时候，点击拍照按钮，就会在电脑的指定位置记录下当前图像。然后单击菜单栏文件下面的孔探分析按钮，就会弹出孔探分析界面，此时需要打开图片进行分析，通过测量图片上任意两点之间的距离即可实现对损伤的分析。为得到测量真实值，使用比较法获取所要测量的尺寸。即需要事先知道所拍摄图片上作为参考两点之间的真实距离，并以它作为参考值，在程序中输入此参考值以及参考两点之间的图上距离，和所需测量尺寸的图上距离，点击尺寸计算按钮，便可得到所需测量尺寸的真实距离，并显示在孔探分析界面上，如图2所示。
　　三、结束语
　　開发基于USB内窥镜的航空发动机孔探教学系统，可弥补在航空类院校中由于孔探设备昂贵、数量短缺而导致理论与实践不能很好结合的问题。该系统安装使用方便，适用性强，既可将系统连接在教学用电脑上，利用投影仪演示整个孔探检测的过程，又可配备一定数量价格低廉的工业内窥镜，在实习和实践教学中进行推广，具有较高的实用价值。
　　参考文献：
　　[1]徐超群，闫国华. 航空维修管理[M]. 北京：中国民航出版社， 2012.
　　[2]陈果，汤洋. 基于孔探图像纹理特征的航空发动机损伤识别方法[J]. 仪器仪表学报. 2008，29（8）： 1709-1713.
　　[3]石宏，项松等. 无损检测在航空发动机维修中的应用[J]. 航空制造技术. 2008，4（5）： 72-74.