摘要：飛機起落架輪軸深孔中間段電解擴孔內輪廓檢測存在精度要求高、結構復雜等挑戰。本文針對電解擴孔特殊工藝特征，探討激光頻率梳 3D 輪廓檢測技術的應用，分析其檢測原理、技術優勢及在輪軸深孔檢測中的實踐，為電解擴孔內輪廓高精度檢測提供解決方案。

關鍵詞：起落架輪軸；深孔電解擴孔；內輪廓檢測；激光頻率梳；3D 輪廓檢測

一、引言

飛機起落架輪軸作為承載起降載荷的核心部件，其深孔中間段電解擴孔內輪廓精度直接影響輪軸疲勞壽命與裝配可靠性。電解擴孔工藝在深孔中間段形成的錐度過渡面、電解紋特征（紋深 0.05-0.1mm）及直徑漸變區（漸變率 0.02°-0.5°），對檢測技術提出特殊要求。傳統接觸式測頭因電解孔壁薄（壁厚≤2mm）易造成形變，工業 CT 對微小電解紋路識別能力不足（分辨率 > 0.15mm）。因此，亟需適配電解擴孔工藝特征的內輪廓檢測技術。

二、檢測技術原理與系統構建

激光頻率梳通過飛秒激光產生頻率間隔為100\,\text{MHz}的脈沖序列，利用光纖耦合探針（直徑 1.2mm）導入深孔電解區域。基于光頻域反射（OFDR）原理，當脈沖光照射電解孔壁時，反射光與參考光在光譜儀產生干涉條紋，通過傅里葉變換解析相位差，計算距離信息d = c·N/(2f_r)（N為干涉條紋數）。檢測系統集成振鏡掃描模塊（掃描角度 ±30°）與運動控制平臺，實現軸向 0.03mm、周向 0.1° 的采樣密度，構建電解擴孔內輪廓三維點云模型。

三、電解擴孔內輪廓檢測技術優勢

（一）電解紋特征高保真采集

針對電解擴孔特有的 0.08mm 深度紋路，激光頻率梳可實現 0.02mm 垂直分辨率的輪廓采集。某型輪軸電解孔檢測實驗顯示，該技術對電解紋走向、深度的還原度達 98%，較工業內窺鏡（還原度 70%）與渦流檢測（還原度 65%）顯著提升。

（二）薄壁厚孔檢測零損傷

非接觸測量方式避免了傳統觸針（針尖力 > 0.5mN）對電解孔壁的塑性變形。在壁厚 1.8mm 的輪軸深孔檢測中，激光頻率梳的光壓力 < 0.1μN，滿足薄壁件無損檢測要求，經三坐標復測驗證，測量引起的形變誤差 < 0.005mm。

（三）漸變錐度高精度量化

通過光程差相位解算算法，對電解擴孔 0.1°-0.3° 的微小錐度實現 0.01° 的測量精度。在某型輪軸 φ30mm×120mm 電解孔檢測中，激光頻率梳測得的錐度值與設計值偏差 < 0.008°，優于傳統測微儀 ±0.05° 的誤差。

四、工程應用實踐

（一）電解擴孔直徑一致性檢測

在 C919 主起落架輪軸 φ28mm 電解擴孔檢測中，激光頻率梳系統沿孔深方向每 5mm 采集一組直徑數據，發現距孔口 45mm 處存在 0.03mm 的直徑突變，通過三維輪廓分析確定為電解工藝參數波動導致的局部過蝕，傳統超聲測厚儀因分辨率不足未識別該缺陷。

（二）電解過渡面位置度校準

輪軸深孔電解擴孔過渡面位置度公差要求≤0.1mm，傳統離線檢測需拆卸輪軸。激光頻率梳便攜探頭（長度 150mm）伸入輪軸安裝狀態的深孔內，12 分鐘完成過渡面三維坐標測量，檢測數據與 CAD 模型比對偏差控制在 0.07mm 以內，實現裝機狀態下的在線校準。

（三）電解紋粗糙度定量分析

建立基于三維輪廓的電解紋粗糙度評價模型，提出電解紋特征參數Rz_e（十點高度）。某輪軸電解孔檢測數據顯示，激光頻率梳測得的Rz_e為 0.32μm，與觸針式粗糙度儀（0.35μm）偏差 < 9%，滿足航空標準中電解紋Rz_e≤0.5μm的要求，且避免了觸針損傷電解層。

五、技術挑戰與優化路徑

當前檢測技術在強反光電解層（反射率 > 90%）中存在信號飽和問題，深孔中段雜散光干擾導致 0.01mm 級缺陷漏檢率約 5%。未來可通過偏振光調制技術（抑制鏡面反射）、深度學習去噪算法（提升信噪分離能力）優化檢測系統，同時開發自適應曲率的柔性探針，增強對復雜電解輪廓的適配性。

激光頻率梳3D光學輪廓測量系統簡介：

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，成功實現載波包絡相位穩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，打破傳統光學遮擋限制，專為深孔、凹槽等復雜大型結構件測量而生。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構；?

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

②高精度大縱深：以±2μm精度實現最大130mm高度/深度掃描成像；?

（以上為新啟航實測樣品數據結果）

③多鏡頭大視野：支持組合配置，輕松覆蓋數十米范圍的檢測需求。

（以上為新啟航實測樣品數據結果）