Enhanced Eddy Current techniques for detection of surface-breaking cracks in aircraft structures

Well-timed detection of the defects (e.g., fatigue cracks and corrosive damages) in aircraft structures is the question of vital importance. Periodic in-service non-destructive inspection (NDI) is necessary to prevent expensive aircraft breakdowns during in-service life. Eddy current (EC) NDI method have many advantages for in-service aircraft inspection due to high mobility and the possibility to detect fatigue cracks without direct contact with the inspected surface (even through a protective coating withou tremoval). Last decades some enhanced EC techniques were developed for aircraft in-service inspection in the Karpenko Physico-Mechanical Institute of National Academy of Sciences (Lviv) in collaboration with Ukrainian and foreign aircraft companies. Proposed earlier EC efficiency coefficient was applied for the selection of the ferrite-core EC probe parameters. Investigations concerned with the crack detectability for single-coil EC probes of different sizes were carried out to improve the inspection procedures. The sensitivity of the developed single-coil EC probe was experimentally investigated. The possibility to distinguish the signals associated with detected defect and lift-off was shown. The new inspection procedure was proposed for full suppression of the noise concerned with the rivet edge influence. The high-frequency EC flaw detector of Leotest VD 3.03 type based on self-generator mode andminiature single-coil EC probes application was developed for detection of the surface-breaking fatigue cracks. The original scheme of double-circuit self-generator with intermittent oscillations was invented and investigated. The pulse-repetition frequency of high-frequency oscillations was used as an informative parameter. The important feature of the developed self-generating scheme is the effective suppression ofthe lift-off influence (the changes of the clearance between the EC probe and the inspected object surface during the scanning). Developed EC flaw detectors of Leotest VD 3.03 type and inspection procedures were successfully implemented into the maintenance practice for detection of the fatigue cracks initiated in the wing and the fuselage structures and aviation engines in many companies such as ANTONOV AIRCRAFT, Lviv State Aircraft Repair Plant, Konotop aircraft repair plant «AVIAKON», Ukrainian International Airlines, MOTOR-SICH, State Enterprise “IVCHENKO-PROGRESS”, etc.

Odpowiednio wczesne wykrywanie defektów (np. pęknięć zmęczeniowych i uszkodzeń korozyjnych) w strukturach lotniczych jest zagadnieniem o kluczowym znaczeniu. Okresowa eksploatacyjna kontrola nieniszcząca (NDI) jest konieczna, aby zapobiec kosztownym awariom samolotu w trakcie jego eksploatacji. Metoda wiroprądowa (EC) NDI ma wiele zalet dla kontroli samolotów w trakcie eksploatacji ze względu na wysoką mobilność i możliwość wykrywania pęknięć zmęczeniowych bez bezpośredniego kontaktu z badaną powierzchnią (nawet przez powłokę ochronną bez jej usuwania). W ostatnich dziesięcioleciach w Instytucie Fizyko-Mechanicznym Narodowej Akademii Nauk im. Karpenki (Lwów), we współpracy z ukraińskimi i zagranicznymi firmami lotniczymi, opracowano udoskonalone techniki EC do kontroli eksploatacyjnej samolotów. Zaproponowany wcześniej współczynnik efektywności EC został zastosowany do doboru parametrów ferrytowo-rdzeniowej sondy EC. Przeprowadzono badania dotyczące wykrywalności pęknięć dla jednocewkowych sond EC o różnych rozmiarach w celu poprawy procedur kontroli. Doświadczalnie zbadano czułość opracowanej sondy jednowstęgowej EC. Wykazano możliwość rozróżnienia sygnałów związanych z wykrytym defektem i lift-off. Zaproponowano nową procedurę inspekcyjną umożliwiającą pełne wyeliminowanie szumów związanych z oddziaływaniem krawędzi nitów. Opracowano wysokoczęstotliwościowy detektor wad EC typu Leotest VD 3.03 oparty na trybie samogeneratora i zastosowaniu miniaturowych jednocewkowych sond EC do wykrywania pęknięć zmęczeniowych pękających powierzchniowo. Wynaleziono i zbadano oryginalny schemat dwuobwodowego samogeneratora z przerywanymi oscylacjami. Jako parametr informacyjny wykorzystano częstotliwość powtarzania impulsów oscylacji o wysokiej częstotliwości. Istotną cechą opracowanego schematu samogenerującego jest skuteczne tłumienie wpływu zjawiska lift-off (zmiany prześwitu pomiędzy sondą EC a powierzchnią badanego obiektu podczas skanowania). Opracowane wykrywacze wad EC typu Leotest VD 3.03 oraz procedury kontrolne zostały z powodzeniem wdrożone do praktyki obsługowej w celu wykrywania pęknięć zmęczeniowych inicjowanych w strukturach skrzydeł i kadłuba oraz silnikach lotniczych w wielu firmach, takich jak ANTONOV AIRCRAFT, Lwowskie Państwowe Zakłady Remontu Samolotów, Konotopskie Zakłady Remontu Samolotów "AVIAKON", Ukraińskie Międzynarodowe Linie Lotnicze, MOTOR-SICH, Przedsiębiorstwo Państwowe "IVCHENKO-PROGRESS", itp.