《民用飞机结构在役无损检测对比试块 第2部分：超声检测试块》编制说明

《民用飞机结构在役无损检测对比试块第

2部分超声检测试块》

编制说明

1、工作简况

本标准经中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会审查，由该委

员会材料测试与评价技术委员会归口管理，本标准牵头单位为中国飞机强度研究

所，参加单位有南昌航空大学，主要工作组成员如下：

表1课题组主要人员

姓名职称单位

宁宁研究员中国飞机强度研究所

卢超教授南昌航空大学

詹绍正高工中国飞机强度研究所

黄华斌高工中国飞机强度研究所

王丹工程师中国飞机强度研究所

杨鹏飞工程师中国飞机强度研究所

王竹林工程师中国飞机强度研究所

何潇工程师中国飞机强度研究所

曲亚林工程师中国飞机强度研究所

2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

2.1标准化对象简要情况

超声检测对比试块与受检件材料声学特性相似。含有意义明确的参考反射体

（平底孔、槽等），用以调节超声检测设备的状态，保证扫查灵敏度足以发现所

要求尺寸与取向的缺陷，以及将所检出的缺陷发射信号与已知反射体所产生的信

号相比较，因此，对比试块是保证超声检测结果正确性的重要一环，直接关系到

受检件安全性能。

本标准规定了民用飞机结构在役超声检测对比试块的设计要求、测试及质量

控制。适用于飞机金属材料结构的裂纹和腐蚀的损伤检测，和飞机复合材料层板

结构、板-板胶接结构、夹层结构服役过程中出现的分层、脱粘、冲击及蜂窝芯

积液等损伤检测。为民用飞机典型结构外场无损检测对比试块的制作提供指导。

2.2制修订标准的原则

1）本标准的编写在参考国家标准和行业标准的同时，结合国内航空领域多

年的研究结果和应用经验，使本标准在具有科学性、先进性的同时，具有更广泛

的适用性。

2）本标准结构和编写格式按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》的相关要求执行。

3、采用国际标准和国外先进标准情况

无。

4、标准主要内容确定依据

1范围

本标准对象是民用飞机服役过程中超声检测所用对比试块，内容规定了对比

试块的设计要求、测试、评价与验收、标识、管理和核查。

本标准适用于民用飞机典型金属结构的裂纹和腐蚀检测；适用于纤维增强树

脂基复合材料层板结构的分层和冲击损伤检测；适用于纤维增强树脂基层板/纤

维增强树脂基层板粘接、纤维增强树脂基层板/金属板粘接、T型和帽型加筋结

构分层、脱粘和冲击损伤检测；适用于蜂窝和泡沫夹芯结构非金属蒙皮分层、脱

粘、冲击损伤和蜂窝芯积液的检测。

2对比试块设计要求

对比试块设计要求中，除了对材料、工艺及外观进行规定，主要针对人工缺

陷尺寸、形式和位置进行了详细说明。

金属结构裂纹主要采用刻槽模拟，腐蚀采用不同深度的平底孔模拟，位置应

从被检结构损伤容限分析报告、结构试验损伤报告或结构使用损伤报告中得到。

复材结构分层、脱粘损伤模拟方式参考标准《HB7825复合材料制件无损检

测对比试块制作与要求》，并将其中加膜方式的层数改为多层，前提是加入薄膜

后，试块总体厚度符合公差要求，真实的分层和脱粘损伤实质是层间或粘接界面

上出现空气隙，超声波遇到该空气隙几乎全反射，但加1层薄膜模拟的损伤可能

会让超声波部分穿透，模拟效果与真实损伤有差别。

针对复合材料服役过程中出现的冲击和蜂窝积液损伤，本标准对模拟形式进

行了规定，内容均是经过实际制作和使用验证。附录中给出的接头、螺栓、板层

多孔、多层搭接、层板、板板粘接及夹层结构对比试块设计参考图，仅给出了人

工缺陷形式和深度位置示意，并未给出缺陷尺寸和缺陷平面位置的数值，但在标

准中说明了两者数值设计的原则。

3测试

对比试块测试内容主要包括外观质量和内部质量。

外观质量检测包括试块外观尺寸和表面缺陷检测。金属材料对比试块测试内

容主要包括外形尺寸、表面粗糙度、平行度、垂直度等，测试方法主要参考计量

标准《JJF1487超声波探伤试块校准规范》，复合材料对比试块测试内容主要包

括尺寸和翘曲，测试方法主要参考标准《GJB2895碳纤维复合材料层合板和层合

件通用规范》和《GJB5106碳纤维复合材料/芳纶纸蜂窝夹层板和夹层件通用规

范》，试块表面缺陷检测主要采用目视检测。

内部质量检测包括人工缺陷在对比试块上的位置、深度、数量、形状、尺寸

及性质，人工缺陷以外区域的质量。金属对比试块中人工反射体的几何尺寸、平

面度、垂直度等的测试方法参考计量标准《JJF1487超声波探伤试块校准规范》，

人工缺陷以外区域试块质量参考标准《GJB1580A变形金属超声检验方法》。复合

材料对比试块主要采用与外场超声检测频率相近的超声C扫描进行评价，如果在

役检测采用的方法与试块评价方法不一致时，还应用与在役检测相同的超声方法

进行复验。

4评价与验收

对比试块外观质量和内部质量要求应首先符合设计图样或技术条件等要求，

若设计图样或技术条件中没有规定，本标准给出相关要求，金属对比试块外观尺

寸要求应满足标准《GB/T23905无损检测超声检测用试块》中对于尺寸公差和

表面粗糙度的要求，对表面缺陷要求进行了规定：不应有影响使用的磕碰、划伤、

裂纹和腐蚀等；内部人工缺陷要求应满足标准《GB/T23905无损检测超声检测

用试块》中对人工反射体几何尺寸、平面度和垂直度公差要求，其它区域质量要

求参考标准《GJB1580A变形金属超声检验方法》。复合材料对比试块外观质量要

求满足标准《GJB2895碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范》、《GJB5106碳

纤维复合材料/芳纶纸蜂窝夹层板和夹层件通用规范》和《HB7224复合材料构件

通用技术条件》中要求；内部质量人工缺陷要求在面积尺寸和超声信号两方面进

行规定，两项内容均经过实际制作和检测验证，其它区域内部质量应满足《HB7224

复合材料构件通用技术条件》里规定的关于制件的最高质量等级要求，且不能存

在影响正常使用的自然缺陷。

5标识、管理和定期核查

对比试块的标识、管理和定期核查是在标准《GB/T23905无损检测超声检

测用试块》和《HB7825复合材料制件无损检测对比试块制作与要求》基础上，

对金属和复材试块进行统一规定，也对不同之处进行了强调，主要是金属试块的

防锈处理。

5、主要试验（或验证）结果的分析

蜂窝夹芯结构的冲击损伤包括面板分层、面板与蜂窝芯脱粘以及蜂窝芯子损

伤，为验证采用的检测方法能将每种损伤形式检出，蜂窝夹层结构冲击对比试块

将三种损伤形式分开模拟，验证试验制作的对比试块设计图见图1。

注：人工缺陷①：模拟分层；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：位于两中心层之间。

人工缺陷②：模拟脱粘；形式：放置聚四氟乙烯膜；位置：胶膜上和胶膜下。

人工缺陷③：模拟芯子损伤；形式：蜂窝芯冲击褶皱。

图1蜂窝芯夹层结构对比试块

采用频率为5MHz带延迟块的超声反射法检测系统检测图1对比试块，检测

结果见图2，从超声信号特征图可以清楚分辨模拟分层和脱粘的人工缺陷，模拟

芯子损伤的人工缺陷采用超声发射法检测回波信号和完好区信号一致，几乎没有

变化，故模拟冲击损伤的人工缺陷采用超声脉冲反射法检测不能被全部检出，这

与实际损伤检测结果一致。

a)完好区超声信号b)分层缺陷超声信号

c)脱粘缺陷超声信号（膜上）d)脱粘缺陷超声信号（膜下）

e)冲击褶皱超声信号

图2蜂窝芯夹层结构对比试块超声脉冲反射法A扫检测结果

超声穿透法C扫描检测图1对比试块，检测结果见图3，模拟分层、脱粘和

芯子损伤的人工缺陷在C扫描图像中可以清楚区分，故模拟冲击损伤的人工缺陷

采用超声穿透法可以检出，这与真实损伤检测结果一致。

图3蜂窝芯夹层结构对比试块超声穿透法C扫描检测结果

蜂窝积液也是蜂窝结构外场服役过程常见的损伤形式，采用在对比试块的蜂

窝芯格中注入液体的方式模拟真实损伤。通常蜂窝芯一侧与层板粘接，另一侧暴

露在空气中，参考图4。

高频超声脉冲反射法检测面是积水接触蒙皮侧（参考图5），超声波主要沿

着积水向下传播，并在积水面最高处发生反射。无积水时，没有底面回波；有积

水时，底面回波的位置与积水高度一致，回幅度随着积水高度增加而降低。

图4高频探头位置示意图

图5不同位置对应不同积水高度的超声信号特征图

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系

本标准的要求与现行相关法律、法规规章及国家标准、国家军用标准、行业

标准协调一致。

7、重大分歧意见的处理经过和依据

无

8、预期的社会、经济效果

为我国民用飞机典型结构外场无损检测对比试块的制作提供指导。

9、贯彻标准的要求和措施建议

建议尽快开展新标准的宣贯工作，使各航空单位的相关人员能尽快了解标准

的内容，加深对新标准内容的理解，以便更好地使用新标准。

10、废止有关标准的建议

无。

11、标准涉及专利情况说明

无

12、重要需要说明的事项

参考资料清单：

[1]GB/T23905《无损检测超声检测用试块》

[2]GB/T12604.1《无损检测术语超声检测》

[3]GB/T20737《无损检测通用术语和定义》

[4]GB/T36439《无损检测航空无损检测人员资格鉴定与认证》

[5]GJB1038.1A《纤维增强复合材料无损检测方法第1部分：超声波

检验》

[6]GJB1580A《变形金属超声检验方法》

[7]GJB5304《军用复合材料术语》

[8]GJB2895《碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范》

[9]GJB5106《碳纤维复合材料/芳纶纸蜂窝夹层板和夹层件通用规范》

[10]JJF1487《超声波探伤试块校准规范》

[11]HB7825《复合材料制件无损检测对比试块制作与要求》

[12]HB5342《复合材料航空制件工艺质量控制》

[13]HB7224《复合材料构件通用技术条件》

[14]MH/T3001《航空器无损检测人员资格鉴定与认证》

CSTM团体标准

编制说明

标准名称民用飞机结构在役无损检测对比试块第2部分超声检测试块

主编单位中国飞机强度研究所

计划编号CSTMLX530400272-2019

填报时间2019年9月2日

《民用飞机结构在役无损检测对比试块第

2部分超声检测试块》

编制说明

1、工作简况

本标准经中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会审查，由该委

员会材料测试与评价技术委员会归口管理，本标准牵头单位为中国飞机强度研究

所，参加单位有南昌航空大学，主要工作组成员如下：

表1课题组主要人员

姓名职称单位

宁宁研究员中国飞机强度研究所

卢超教授南昌航空大学

詹绍正高工中国飞机强度研究所

黄华斌高工中国飞机强度研究所

王丹工程师中国飞机强度研究所

杨鹏飞工程师中国飞机强度研究所

王竹林工程师中国飞机强度研究所

何潇工程师中国飞机强度研究所

曲亚林工程师中国飞机强度研究所

2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

2.1标准化对象简要情况

超声检测对比试块与受检件材料声学特性相似。含有意义明确的参考反射体

（平底孔、槽等），用以调节超声检测设备的状态，保证扫查灵敏度足以发现所

要求尺寸与取向的缺陷，以及将所检出的缺陷发射信号与已知反射体所产生的信

号相比较，因此，对比试块是保证超声检测结果正确性的重要一环，直接关系到

受检件安全性能。

本标准规定了民用飞机结构在役超声检测对比试块的设计要求、测试及质量

控制。适用于飞机金属材料结构的裂纹和腐蚀的损伤检测，和飞机复合材料层板

结构、板-板胶接结构、夹层结构服役过程中出现的分层、脱粘、冲击及蜂窝芯

积液等损伤检测。为民用飞机典型结构外场无损检测对比试块的制作提供指导。

2.2制修订标准的原则

1）本标准的编写在参考国家标准和行业标准的同时，结合国内航空领域多

年的研究结果和应用经验，使本标准在具有科学性、先进性的同时，具有更广泛

的适用性。

2）本标准结构和编写格式按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》的相关要求执行。

3、采用国际标准和国外先进标准情况

无。

4、标准主要内容确定依据

1范围

本标准对象是民用飞机服役过程中超声检测所用对比试块，内容规定了对比

试块的设计要求、测试、评价与验收、标识、管理和核查。

本标准适用于民用飞机典型金属结构的裂纹和腐蚀检测；适用于纤维增强树

脂基复合材料层板结构的分层和冲击损伤检测；适用于纤维增强树脂基层板/纤

维增强树脂基层板粘接、纤维增强树脂基层板/金属板粘接、T型和帽型加筋结

构分层、脱粘和冲击损伤检测；适用于蜂窝和泡沫夹芯结构非金属蒙皮分层、脱

粘、冲击损伤和蜂窝芯积液的检测。

2对比试块设计要求

对比试块设计要求中，除了对材料、工艺及外观进行规定，主要针对人工缺

陷尺寸、形式和位置进行了详细说明。

金属结构裂纹主要采用刻槽模拟，腐蚀采用不同深度的平底孔模拟，位置应

从被检结构损伤容限分析报告、结构试验损伤报告或结构使用损伤报告中得到。

复材结构分层、脱粘损伤模拟方式参考标准《HB7825复合材料制件无损检

测对比试块制作与要求》，并将其中加膜方式的层数改为多层，前提是加入薄膜

后，试块总体厚度符合公差要求，真实的分层和脱粘损伤实质是层间或粘接界面

上出现空气隙，超声波遇到该空气隙几乎全反射，但加1层薄膜模拟的损伤可能

会让超声波部分穿透，模拟效果与真实损伤有差别。

针对复合材料服役过程中出现的冲击和蜂窝积液损伤，本标准对模拟形式进

行了规定，内容均是经过实际制作和使用验证。附录中给出的接头、螺栓、板层

多孔、多层搭接、层板、板板粘接及夹层结构对比试块设计参考图，仅给出了人

工缺陷形式和深度位置示意，并未给出缺陷尺寸和缺陷平面位置的数值，但在标

准中说明了两者数值设计的原则。

3测试

对比试块测试内容主要包括外观质量和内部质量。

外观质量检测包括试块外观尺寸和表面缺陷检测。金属材料对比试块测试内

容主要包括外形尺寸、表面粗糙度、平行度、垂直度等，测试方法主要参考计量

标准《JJF1487超声波探伤试块校准规范》，复合材料对比试块测试内容主要包

括尺寸和翘曲，测试方法主要参考标准《GJ