《夹芯结构 缺陷检测 敲击检测方法编制说明》

CSTM团体标准《夹芯结构缺陷检测敲击检测方法》

编制说明

（立项阶段□征询意见阶段√审定阶段□报批阶段□）

1、目的意义

制订本标准的目的：指导敲击检测方法的实施，规范检测过程和检测的质量

控制，保证敲击检测结果的准确性和可靠性，推动敲击检测方法在国内的规模化

应用，保障夹芯结构的结构使用安全，降低夹芯结构的检测维护成本。

制订本标准的意义和必要性：复合材料夹芯结构具有重量轻、隔热、透波性

能好、比强度/比刚度高等优点，在航空、航天、船舶及民用工业领域获得了大

量的应用。但夹芯结构具有蒙皮薄、芯子孔隙（孔洞）含量高等特点，给超声波

等常规无损检测手段的使用带来了较大的限制。基于局部振动原理的敲击检测方

法是对夹芯类薄蒙皮结构非常有效、低成本和使用简便的一种检测方法，在国外

的航空、航天领域被广泛应用。但由于国内目前尚未形成敲击检测的方法标准，

难以保证敲击检测的质量和结果可靠性，限制了该方法的推广应用。因此，为了

解决夹芯结构应用敲击检测方法所面临的标准缺乏的紧迫问题，迫切需要制定夹

芯结构敲击检测的方法标准。

2、预期的社会效益、经济效益

本标准制订后，能够更好指导复合材料夹芯结构实施敲击检测的工艺和流

程，进一步规范检测过程、保证检测结果的准确性和可靠性，可推动敲击检测方

法在国内的规模化应用，保障夹芯结构的结构使用安全，降低夹芯结构的检测维

护成本，具有重要的社会效益和经济效益。

3、工作简况

（1）任务来源

本标准制订任务来源于中国材料与试验标准化委员会科学试验标准化领域

委员会《关于征集CSTM/FC98科学试验标准化领域团体标准的通知》。

（2）主要工作过程

2023年4月，标准编制团队经过多方调研、论证和意见征集，起草了标准初

稿，并与2023年6月完成标准草案编制和提交。

2023年9月，经中国材料与试验标准化委员会（以下简称：CSTM标准化委

员会）科学试验标准化领域委员会审查，CSTM标准化委员会批准CSTM标准《夹

芯结构缺陷检测敲击检测方法》立项，标准项目归口管理委员会为

CSTM/FC98/TC07科学试验标准化领域委员会工业现场试验表征标准化技术委

员会，该标准（中文版）立项编号为CSTMLX980701309—2023，标准（英文版）

立项编号为CSTMLX980701309—2023E。

2023年10月，编制团队形成标准征求意见稿。

（3）标准起草单位及主要成员

本标准起草牵头单位为中国飞机强度研究所，参加单位为中国航空综合技术

研究所和国营芜湖机械厂。标准起草工作组主要成员如下：

表1工作组主要成员

序号姓名职称工作单位

1詹绍正高级工程师中国飞机强度研究所

2樊俊铃研究员中国飞机强度研究所

3宁宁研究员中国飞机强度研究所

4王丹高级工程师中国飞机强度研究所

5张伟高级工程师中国飞机强度研究所

6杨鹏飞高级工程师中国飞机强度研究所

7曲亚林工程师中国飞机强度研究所

8聂琦高级工程师中航西安飞机工业集团股份有限公司

9石亮高级工程师中国航空综合技术研究所

10汪洪量高级工程师国营芜湖机械厂

4、标准编制的原则

（1）制修订标准的依据或理由

本标准参照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结

构和起草规则》和GB/T20001.4—2015《标准编写规则第4部分：试验方法标准》

的规定起草。

（2）制修订标准的原则

本标准的编写在参考国外相关敲击检测技术文件和行业标准的同时，结合国

内航空领域多年的研究成果和应用经验编制。从检测方法原理、一般要求、检测

程序、检测记录和检测报告等方面进行了详细的约定，在保证标准内容完整性的

基础上力求使本标准具有科学性、先进性和广泛的适用性。

a)完整性：本标准是编制组成员单位在总结多年来的敲击检测应用经验和

成果的基础上，结合了波音和空客飞机无损检测手册中敲击检测程序的

相关内容，内容要素涵盖了无损检测涉及的要求、程序、记录和报告等

内容，确保标准内容要素的完整、不缺项，从而保证标准具有更好的实

施性和可操作性。

b)实用性：本标准明确了检测人员、检测环境、检测设备器材、检测前准

备、检测基准的建立、检测面的选择、敲击扫查、检测基准的校验、检

测结果的评判、检测结果的定量、检测后现场后处理等无损检测过程中

涉及的所有步骤和要求，保证了标准的实用性。

5、确定标准主要技术内容的依据

（1）范围

敲击检测是针对薄壁夹芯结构检测非常有效的一种的检测方法，具有操作简

便、效率高、现场实施方便等优点，为此，波音公司、空客公司、欧洲直升机公

司都把敲击检测作为蜂窝夹芯结构主要的检测手段写入到旗下飞机型号的无损

检测手册中。国内在飞机地面强度试验和飞机结构服役的外场无损检测中，针对

蜂窝夹芯结构和泡沫夹芯结构也都广泛的应用了敲击检测技术，但目前国内尚无

形成敲击检测的方法标准。为了规范敲击检测的实施过程，保证敲击检测结果的

准确性和可靠性，需要从检测要求、检测工艺过程、检测结果评判、检测记录和

报告等方面进行约定和规范，为此本标准从敲击检测方法原理、技术要求、检测

程序、检测记录、检测报告等方面进行了明确。

同时，由于敲击检测是基于局部振动相应的原理进行检测的，其仅针对浅层

的缺陷比较有效，对深层次的缺陷敏感性较差。此外，由于敲击检测对小缺陷不

敏感，结合实际检测能力（见图1、图2和图3）和参考波音、空客飞机的外场

敲击检测要求，给出了敲击检测适用的蒙皮厚度、缺陷类型和缺陷尺寸。为此，

结合以上原因，本标准限定适用范围如下：

“本标准适用于蒙皮厚度不大于2mm的蜂窝夹芯和泡沫夹芯结构中尺寸

大于等于25mm的检测面蒙皮与芯子脱粘以及复合材料夹芯结构中检测面蒙皮

分层损伤的检测。复合材料夹芯结构损伤修理质量的检测可参照执行”。

图1不同蒙皮厚度下直径25mm脱粘缺陷与完好区敲击检测结果对比

图21mm蒙皮厚度下不同脱粘缺陷尺寸的敲击检测结果比对

图3同一试块中相同尺寸、不同缺陷类型的敲击检测结果比对

（2）检测方法原理

敲击检测根据所采用的损伤判别方法的不同，分为声音检测法和局部刚度检

测法两种方式，本节给出了每种方法的原理描述，以帮助操作者正确选择合适的

敲击检测方法。

（3）一般要求

a）人员要求

由于无损检测属于特殊工种，为保证检测结果准确性，要求按本标准执行的

人员应经过培训并持证上岗。此外，对于采用声音检测法执行检测的人员，其听

力能力对检测结果有直接的影响，因此为了保证检测结果的准确性和可靠性，要

求对依靠人耳听音进行检测的敲击人员还应具有正常的听力，并建议每年进行一

次听力检查。

b）检测场所

考虑检测时人员及设备对检测场所的要求，明确了检测场所的具体要求，不

得存在强磁、震动、高频、灰尘大、有腐蚀性气体及强噪音等因素。同时，考虑

现场检测接近需求，规定现场原位检测时，检测现场应有稳定牢靠的工作台架或

工作梯。

此外，考虑采用声音判别法进行检测时现场的噪音对检测结果有直接的影

响，因此，对采用人耳声音判别法进行检测时现场的噪声情况进行了约定，结合

实际情况和检测需求，本标准推荐一般情况下建议检测现场噪声不高于60dB。

同时，考虑现场检测时，人员及设备对温度、湿度的耐受性，约定了检测场

所的温湿度要求。

c）设备及器材

分别对手工敲击检测设备和电动敲击检测设备进行了约定，并给出了推荐的

手工敲击检测工具。对于手工敲击检测工具，为避免敲击工具质量或敲击力过大

对结构造成的损伤，明确了敲击工具应具有轻质、光滑敲击接触面的要求。而对

于电动敲击仪器，明确了设备宜具备的功能，同时为了避免设备状态不正常所带

来的检测结果误差或错误，规定了设备的计量检定或校准要求。

对比试块上明确了试块的原材料、结构形式、制作工艺、表面状态、蒙皮厚

度、试块中人工缺陷尺寸等信息的具体要求。明确了对比试块中人工损伤预制的

参考标准，并给出了推荐的对比试块人工缺陷预制方法和对比试块设计示例。

（4）检测程序

为了规范检测过程，保证检测结果的准确性和可靠性，从检测实施流程的各

个环节对检测过程进行了约定，包括检测前的准备工作、检测基准的建立、检测

面对选择、敲击扫查、检测基准的校验、检测结果评判、检测结果的定量到检测

后的现场处理要求等。

a）检测前准备

为了接近检测对象，给出了建立检测通道和暴露检测区域的具体要求。为避

免结构内部特征变化带来的检测误判或错判，给出了检测前检测人员应熟悉和了

解被测结构内部特征细节的具体要求及措施。

同时，为了避免结果表面状态变化对敲击检测结果带来的影响，明确了敲击

检测前的目视检测要求和记录要求。

此外，针对大面积检测区域，为避免检测漏检，推荐给出了在检测区域表面

划分网格线的具体措施，并规定了网格线间的间距大小。

b）检测基准的建立

针对不同的蒙皮厚度，给出了确定检测基准的方法。因为当蒙皮厚度较薄（金

属蒙皮厚度小于等于1mm、复合材料蒙皮厚度小于等于3个铺层）时，完好区

与缺陷区的敲击响应信号差异非常明显，无论采用手工敲击还是电子敲击仪敲

击，缺陷很容易识别，因此，可以不使用对比试块而使用被测结构本体来建立检

测基准。而当厚度较大（金属蒙皮厚度大于1mm、复合材料蒙皮厚度大于3个

铺层）时，完好区与缺陷区的敲击响应信号差异较弱，缺陷识别度下降，故规定

此时必须采用对比试块来建立检测基准。

对于复合材料蒙皮的蜂窝夹芯结构，由于复合材料蒙皮的刚度相对金属蒙皮

较弱，当采用对比试块来建立检测基准时，由于不同缺陷预制方式带来的敲击响

应存在差异，当采用背面加工平底孔和将芯子局部挖除方式预制的人工缺陷区进

行检测基准调节时，由于此种方式相当于蒙皮下部局部空鼓，缺陷区的刚度会急

剧下降，缺陷区的敲击响应非常强烈。然而，实际的脱粘缺陷仅为蒙皮与蜂窝芯

间的分离，两者间空隙较小或紧贴，此时敲击响应远没有空鼓区敲击响应强烈，

此时若采用同等厚度蒙皮下蜂窝芯局部挖除方式模拟的缺陷建立检测灵敏度度

时，容易造成真实缺陷的漏检。因此，通过试验发现此时可以采用蒙皮厚度补偿

的方式来消除差异，即采用比检测区蒙皮厚度多2个铺层的对比试块区域建立检

测基准。而对于去除胶层或敲入防粘膜方式模拟人工缺陷时，由于缺陷性质与实

际脱粘状态差异较小，缺陷响应差别不大，因此，此种情况推荐采用同等厚度蒙

皮的对比试块确定检测区域。

而对于金属蒙皮的蜂窝夹芯结构，由于厚度大于1mm的金属蒙皮刚度相对

较大，对比试块中不同脱粘缺陷预制方式对检测结果的影响差异性较小，为此对

于金属蒙皮蜂窝夹芯结构，统一规定采用与被测结构蒙皮同等厚度蒙皮的对比试

块进行检测基准的建立。

在确定如何选择基准区域的基础上，为了保证标准的可实施性和检测基准建

立的准确性，故对基准建立的操作步骤进行了详细的约定。

c）检测面的选择

本节规定了敲击检测面的选择。由于敲击检测只能检出靠近敲击侧的蒙皮分

层和蒙皮与芯子脱粘。因此，对于夹芯结构，规定了应从正反两个方面分别进行

检测。当某一检测面不可接近时，规定了记录和报告要求。

d）敲击扫查

本节规定了敲击扫查的方式、敲击间距、敲击力度控制、敲击频率及敲击速

度等工艺参数。

针对手工敲击和电动敲击扫查，分别给出了推荐的扫查方式。对于手工敲击

检测，当对大面积区域检测时推荐采用矩形扫查方式，当发现损伤时，为了准确

确定损伤边界，推荐采用圆形扫查方式。而采用电动敲击扫查时，推荐采用“之”

字形扫查方式。

为了避免损伤的漏检，应保证缺陷或损伤能够至少有2次能够被敲击识别到

因此，约定敲击扫查的间距不应大于需检出最小缺陷或损伤直径的1/3，对于

25mm的缺陷检测，故推荐敲击检测间距不大于8mm。

在执行敲击检测时，为避免敲击力度过大对结构造成伤害，为此考虑了对敲

击力进行控制。对于电动敲击，一般仪器都考虑了安全性的要求，敲击力度通常

是定值，只需按设备操作执行即可。而对于手工敲击，在敲击锤质量一定的前提

下，敲击工具提起高度直接决定了敲击的力度，依据敲击检测对声音响度和安全

性需求并结合实际检测经验，约定敲击工具接触面距离被检测面的高度一般不超

过25mm，既可保证足够的有敲击力度产生敲击声音响度并保证安全。

对于电动敲击，敲击频率一般由仪器自身决定，检测时只要根据使用说明操

作并保证敲击检测频率与敲击检测速度相匹配即可，通常情况下，敲击检测前进

的速度越快所使用的敲击频率也越高。而对于手工敲击检测，敲击频率取决于人

耳的识别和判别速度，结合实际检测经验，推荐使用3Hz到5Hz的敲击频率。

由于电动敲击采用计算机来处理检测信号并进行缺陷的判别，所以敲击频率

和检测速度都较高，推荐不大于100mm/s；而对于手工敲击，因主要依靠人耳进

行声音判别，考虑实际检测效率和人的反应时间，推荐检测速度不大于50mm/s。

e）检测基准的校验

为避免长时间工作设备性能漂移或人耳听觉疲劳所带来的检测结果错误，为

此，规定了要定期对检测基准进行校验以及检测基准校验异常情况的处理措施。

结合实际检测效率，约定每工作1小时或检测结束后，需要对检测结果进行校验。

当校验异常时，为了从严控制质量，规定从上一次检测基准校验合格之后的检测

区域应重新进行检测。

e）检测结果的评判

约定了对检测结果评判方法，对于声音判别法主要是依据敲击声音音调（频

率）的变化进行缺陷判定，而对于局部刚度法检测，主要通过检测敲击仪显示的

敲击力持续时间来进行判定。当发现异常不能准确判定时，为了避免缺陷的漏检

或误判，推荐采用其它方法进行确认。

f）检测结果的定量

当检测发现缺陷后需要对缺陷的大小或面积进行评定，为此给出了缺陷边界

的确定方法，并约定了缺陷的长度和宽度的尺寸定义规则，从而可以确保不同检

测人员对同一缺陷测量结果的一致性。

g）检测后现场处理

具体规定了检测完毕的现场处理要求。

（5）检测记录

详细规定了检测过程中应记录的内容要素，以保证检测结果的可靠性和检测

过程的可溯源性。

（6）检测报告

详细规定了检测报告的内容要求。

6、主要试验或验证结果

在标准编制过程中，标准编制人员开展了实际的检测验证，具体如下：

6.1脱粘缺陷尺寸变化对检测结果的影响试验

为了研究脱粘缺陷尺寸对敲击检测结果的影响规律，分别选用了两个块含有

不同脱粘缺陷尺寸的试块进行敲击检测研究。试块（一）为玻璃纤维蒙皮加NOMEX

蜂窝芯的C夹层复合材料蜂窝试块，试块长400mm，宽400mm，总厚度13mm，上中

下蒙皮厚度均为1mm，上下层蜂窝芯子厚度5mm，试块中通过放置聚四氟乙烯膜方

式分别预制了四排三列共计12个脱粘缺陷，其中第一排脱粘缺陷位于上蒙皮与上

蜂窝芯粘接界面处，第二排脱粘缺陷位于上蜂窝芯与中蒙皮粘接界面处，第三排

脱粘缺陷位于中蒙皮与下蜂窝芯粘接界面处，第四排脱粘缺陷位于下蜂窝芯与下

蒙皮粘接界面处。每一排中三个脱粘缺陷的直径分别为20mm、40mm、60mm。详见

图4所示。试块（二）为铝蒙皮+铝蜂窝芯的H夹层金属蜂窝结构试块，试块长500mm、

宽200mm、总厚度32mm，其中上下蒙皮厚度为1mm，蜂窝芯子厚度30mm，通过钻平

底孔的方式在正反面分别预制了直径为50mm和直径20mm的脱粘缺陷，详见图5所

示。

0

600

φ42

φφ

图4试块（一）结构图和照片

试块正面

0

5

0

2

试块反面

0

5

0

2

图5试块（二）照片

表2所示为采用WOODPECKER632M电子敲击检测仪以5mm的敲击步进量对试块

（一）中第一排（位于上蒙皮与上蜂窝芯的粘接界面处）的三个脱粘缺陷进行敲

击检测获得的结果，图6、图7、图8分别为直径20mm、直径40mm、直径60mm脱粘

缺陷中心剖面的敲击响应时间曲线。图9所示为不同直径脱粘缺陷的敲击响应时

间比对曲线，各曲线中3号采样点和7号采样点分别对应的为缺陷中心剖面的缺陷

外轮廓边界处。图10为不同直径脱粘缺陷区与完好区敲击响应时间相对差曲线。

表2试块（一）中第一排不同尺寸脱粘缺陷敲击检测结果

采样点位置敲击响应时间（ms）

（mm）φ20mm缺陷区φ40mm缺陷区φ60mm缺陷区

00.420.430.41

50.420.430.41

100.460.450.44

150.460.460.5

200.470.460.86

250.450.51.01

300.440.521.1

350.420.481.15

400.420.451.15

45/0.461.15

50/0.441.1

55/0.431.06

60/0.430.95

65//0.72

70//0.45

75//0.41

80//0.41

图6直径20mm脱粘缺陷的敲击时间响应曲线

图7直径40mm脱粘缺陷的敲击时间响应曲线

图8直径60mm脱粘缺陷的敲击检测结果曲线

图9不同尺寸脱粘缺陷的敲击检测结果比对曲线

图10不同直径脱粘缺陷区与完好区敲击响应时间相对差曲线

从表2、图6到图10的结果中可以看出，对于1mm厚玻璃纤维蒙皮+NOMEX蜂窝

芯的复合材料蜂窝夹芯结构试块，直径20mm的脱粘缺陷区与完好区的敲击时间响

应差可达到12%，直径40mm脱粘缺陷区与完好区的敲击时间响应差可达到21%，直

径60mm脱粘缺陷区与完好区的敲击时间响应差可达到181%。因此，可以得出，在

相同蒙皮厚度下，缺陷尺寸越大，缺陷区与完好区的敲击响应差异越大，缺陷越

容易检出。

表3所示为采用WOODPECKER632M电子敲击检测仪以5mm的敲击步进量对试块

（二）上表面的直径20mm和直径50mm模拟脱粘缺陷进行敲击检测的结果，图11、

图12分别为直径20mm和直径50mm脱粘缺陷中心剖面的敲击响应时间曲线。图13

所示为不同直径脱粘缺陷的敲击响应时间比对曲线，各曲线中3号采样点和7号采

样点分别对应的为缺陷中心剖面的缺陷外轮廓边界处。

表3试块（二）中不同尺寸脱粘缺陷敲击检测结果

采样点位置敲击响应时间（ms）

（mm）φ20mm缺陷区φ50mm缺陷区

00.280.29

50.280.29

100.330.31

150.420.51

200.470.6

250.410.69

300.320.69

350.280.69

400.280.69

45/0.66

50/0.57

65/0.46

60/0.31

65/0.28

图11试块（二）中φ20mm脱粘缺陷的敲击检测结果曲线

图12试块（二）中φ20mm脱粘缺陷的敲击检测结果曲线

图13试块（二）中不同尺寸脱粘缺陷的敲击检测结果比对

从表3、图11、图12和图13的结果中可以看出，对于1mm厚铝蒙皮+铝蜂窝芯

的金属蜂窝夹芯结构，直径20mm的脱粘缺陷区与完好区的敲击响应时间差为67%，

直径50mm的脱粘缺陷区与完好区的敲击响应时间差为138%。

因此，通过对玻璃纤维蒙皮+NOMEX蜂窝芯的复合材料蜂窝试块和铝蒙皮+铝

蜂窝芯的金属蜂窝试块的敲击检测实验结果可知，当蒙皮厚度小于等于1mm时，

从试块上表面进行敲击检测可以有效检出直径为20mm及以上的上蒙皮与蜂窝芯

脱粘缺陷，而且随着脱粘缺陷直径的增大，脱粘缺陷区与完好区的敲击时间响应

差也随之增大，即脱粘缺陷直径越大，敲击检测越容易将其检出。而且在相同蒙

皮厚度和相同的脱粘缺陷尺寸下，铝蜂窝试块的缺陷区与完好区的敲击响应差异

比复合材料蜂窝试块的差异更大。

6.2蒙皮厚度变化对检测结果的影响试验

为了研究蜂窝夹芯结构蒙皮厚度对敲击检测结果的影响规律，选用了两个具

有相同脱粘缺陷尺寸，但具有不同蒙皮厚度的蜂窝夹芯试块开展敲击检测研究，

详见图14、图15所示的试块（三）和试块（四）。

其中试块（三）为碳纤维蒙皮+NOMEX蜂窝芯的四阶梯试块，试块上蒙皮四个

阶梯厚度分别为1mm、1.5mm、2mm和2.5mm，下蒙皮四个阶梯厚度分别为0.5mm、

1mm、1.5mm和2mm，蜂窝芯厚度为25mm，在上蒙皮四个台阶的中心位置通过预埋

聚四氟乙烯膜的方式各预制了一个直径25.4mm的上蒙皮与蜂窝芯脱粘缺陷。试块

（四）为碳纤维蒙皮+NOMEX蜂窝芯的三阶梯试块，试块上蒙皮三个阶梯厚度分别

为1mm、2.5mm和3.5mm，下蒙皮为1mm的等厚度蒙皮，蜂窝芯厚度为25mm，在上蒙

皮三个台阶的中心位置通过预埋聚四氟乙烯膜的方式各预制了一个直径25.4mm

的上蒙皮与蜂窝芯脱粘缺陷。

图14试块（三）结构图

图15试块（四）结构图

图16所示为对比试块不同蒙皮厚度阶梯完好区的敲击力响应时间曲线，从中

可以看出，在蒙皮厚度为1mm到2.5mm之间时，随着蒙皮厚度的增加，敲击力响应

时间急剧减小，而当蒙皮厚度超过2.5mm时，随着蒙皮厚度的增加敲击力响应时

间变化则不明显，即敲击检测能够应用的最大探测深度为2.5mm。

图16不同蒙皮厚度下粘接完好区敲击响应曲线

图17和图18所示分别为试块（三）和试块（四）检测获得的缺陷区和完好区

的敲击力响应时间比对柱形图。从图中可以看出，对于试块（三）中的四个脱粘

缺陷，蒙皮1mm、1.5mm、2mm厚的三个阶梯中的脱粘缺陷区与完好区敲击响应时

间差异明显，对应模拟脱粘缺陷能够很容易检测识别；而蒙皮厚度2.5mm厚阶梯

处的脱粘缺陷区与完好区的敲击响应时间差异减少，对应的模拟脱粘缺陷勉强可

以检测识别。对于图（四）所示的三个脱粘缺陷，仅蒙皮1mm厚台阶处的脱粘能

够清楚检测识别，而蒙皮2.5mm厚和3.5mm厚的两个阶梯中的脱粘缺陷完全无法检

测识别。

图17试块（三）中不同蒙皮厚度下缺陷区与完好区敲击响应比对

图18试块（四）中不同蒙皮厚度下缺陷区与完好区敲击响应比对

因此，通过上述实验研究获得，对于碳纤维蒙皮+NOMEX蜂窝芯的复合材料蜂

窝夹芯结构试块，在能够可靠检出缺陷直径为25.4mm的前提下，其最大可探测蒙

皮厚度为2mm。

6.3不同损伤形式的敲击检测试验

6.3.1下蒙皮脱粘缺陷的敲击检测试验

为了验证敲击检测技术对不同位置处脱粘缺陷的检出能力，分别对试块

（一）、试块（三）、试块（四）进行了敲击检测实验。针对试块（一），采用

WOODPECKER632M敲击检测仪沿直径为60mm脱粘缺陷所在一列进行检测，图19所

示为试块（一）中不同位置处直径60mm脱粘缺陷区与附近完好区敲击响应比对图，

从中可以看出，敲击检测仅能检出上蒙皮与上蜂窝芯间的脱粘缺陷，而对于中蒙

皮的上下脱粘缺陷及下蒙皮的脱粘缺陷无法检出。

图19试块（一）中不同位置处直径60mm脱粘缺陷区与附近完好区敲击响应

比对图

图20所示为对试块（三）和试块（四）由下表面进行敲击检测获得的各阶梯

处的检测结果曲线，从中可以看出，各级阶梯中脱粘缺陷区与周围非脱粘缺陷区

的敲击力响应时间不明显，即无法检出其中所预制的人工脱粘缺陷。

图20不同蒙皮厚度下对下蒙皮脱粘损伤的敲击响应结果

因此，通过本实验研究可以获得，敲击检测仅能检出靠近敲击面近侧的蒙皮

与蜂窝芯间的脱粘损伤，而对于蜂窝芯下的脱粘损伤无能为力。

6.3.2蜂窝夹芯结构冲击损伤的敲击检测试验

图21所示的试块（五）为一碳纤维蒙皮+NOMEX蜂窝夹芯结构冲击损伤试块，

该试块长150mm、宽100mm，上下碳纤维蒙皮厚度为0.375mm，蜂窝芯子厚度约19mm，

芯格尺寸约为8mm。采用直径16mm的球形冲头对试块中心部位进行自由落体的低

速冲击，冲击能量为4.75J。

图21试块（五）——碳纤维蒙皮+NOMEX蜂窝夹芯结构冲击试验件

分别采用标准本附录A所示的手动敲击棒和WOODPECKER632M电子敲击检测仪

对冲击损伤区进行敲击检测，两者获得的损伤尺寸均约为25mm×25mm。表4所示

为采用WOODPECKER632M型电子敲击检测仪以5mm敲击步进量分别沿着冲击损伤

区长度和宽度方向进行敲击检测获得敲击时间响应值，图22所示为长度和宽度方

向的敲击响应时间比对曲线。

表4试块（五）冲击损伤区敲击响应时间值

采样点位置敲击响应时间（ms）

（mm）长度方向宽度方向

50.510.52

100.510.51

150.520.52

200.510.51

250.520.52

300.510.52

350.540.57

400.670.65

450.790.78

500.720.67

550.580.58

600.50.5

650.510.53

700.510.52

750.520.52

800.510.53

850.510.52

900.510.52

950.520.53

图22试块（五）冲击区敲击时间响应比对曲线

为了进一步验证敲击检测技术对蜂窝夹芯结构冲击损伤的适用性，对试块

（五）采用喷水穿透法超声C扫描进行了无损检测，图23所示为穿透法超声检测

结果，从中可以看出C扫描获得的损伤尺寸为54.8mm×42.2mm，远大于之前采用

敲击检测获得的损伤尺寸。

图23试块（五）冲击损伤区喷水穿透法超声C扫描结果

随后对该冲击试验件从冲击中心点沿试块宽度方向进行了解剖，通过断面观

察可以发现，该蜂窝试块在低速冲击载荷作用下，产生了蒙皮分层、蒙皮与蜂窝

芯脱粘和蜂窝芯子褶皱/断裂损伤，蒙皮分层/脱粘损伤仅略大于冲头直径，而蜂

窝芯子褶皱/断裂损伤范围较大，且大致以冲击作用点为中心并沿蜂窝芯厚度方

向呈金字塔状向宽度方向分布，见图24所示。

蒙皮分层/脱粘区

冲击点

蜂窝芯损伤区

图24试块（五）冲击损伤区断口照片

通过进一步比对无损检测结果和损伤断口发现，敲击检出的25mm×25mm的损

伤尺寸基本上仅为蒙皮分层和板-芯脱粘区的尺寸，对冲击引起的芯子褶皱/断裂

损伤完全没有检测出来。而超声穿透法C扫描给出损伤尺寸则完全包含了蒙皮分

层、板芯脱粘和蜂窝芯子损伤。

因此，通过本实验研究获得，对于蜂窝夹芯结构中的冲击损伤，敲击检测技

术只适用于检测因冲击引起的蒙皮分层和板-芯脱粘损伤，而对芯子褶皱/断裂等

芯子损伤的检测不适用。对于蜂窝夹芯结构冲击损伤，在进行敲击检测后，建议

采用其它检测手段（例如穿透法超声C扫描）进行补充检测，以获得最大的冲击

损伤尺寸。

6.4手动敲击和电子敲击检测仪敲击检测比对试验

为了验证手动敲击棒检测（手动敲击）和电子敲击检测仪检测（电动敲击）

两种检测方法对缺陷检出结果的一致性，在对前述五块试块采用WOODPECKER

632M电子敲击检测仪进行电子敲击检测的同时也采用手持敲击棒进行了手动检

测，通过检测结果对比发现，手动敲击棒检测结果和采用WOODPECKER632M

电子敲击检测仪进行检测的结果基本一致。同时通过实验还发现，在采用

WOODPECKER632M电子敲击检测仪进行检测时，尤其要注意敲击操作的平稳

性，否则极易出现误报警现象，而采用敲击棒敲击并依靠人耳进行听声判别时，

应保证检测现场的安静，以利于敲击声音的清晰判别。

6.5不同检测人员对不同缺陷的敲击检测能力对比试验

为了进一步验证不同检测人员对不同缺陷的敲击检测能力，由3名具有敲击

检测经验和2名不具有敲击检测经验的检测人员手持敲击检测棒分别由上表面对

前述的五个试块进行敲击检测，表5为检结果统计。

对于蒙皮厚度为1mm的复合材料蜂窝试块（一）和金属蜂窝试块（二），所

有检测人员均能成功检出其中直径20mm及以上尺寸的上蒙皮和蜂窝芯脱粘缺

陷，而对试块（一）中的中蒙皮上、下脱粘及下蒙皮脱粘、试块（二）中的下蒙

皮脱粘缺陷，从上表面敲击检测都没有能够被检测出来。

对于试块（三）和试块（四）不同蒙皮厚度下直径25.4的上蒙皮脱粘缺陷，3

名有敲击检测经验的检测人员检出了试块（三）中蒙皮厚度2.5mm及以下部位的

脱粘缺陷，而2名无敲击检测经验的检测人员仅能检出蒙皮厚度2.mm及以下部位

的脱粘缺陷。由此可见，手动敲击检测结果受人员经验影响较大。试块（四）中，

全部5名检测人员均无法检出蒙皮厚度2.5mm及以上部位脱粘缺陷。综合所有检

测人员对试块（三）和试块（四）的敲击检测结果可以得到，对于直径25.4mm

的上蒙皮脱粘缺陷，能够可靠检出的蒙皮厚度为2mm。

在试块（五）中，所有检测人员均只能检出冲击引起蒙皮分层和蒙皮与蜂窝

芯脱粘缺陷，而对芯子褶皱/断裂损伤无能为力。因此，敲击检测不适合检测蜂

窝夹芯结构中的芯子损伤。

表5不同检测人员对不同缺陷的敲击检测结果统计

检测人员及检测结果

试块号缺陷属性检测人员检测人检测人检测人检测人员

A员B员C员DE

φ20mm上蒙皮脱粘√√√√√

φ40mm上蒙皮脱粘√√√√√

φ60mm上蒙皮脱粘√√√√√

φ20mm中蒙皮上脱粘×××××

φ40mm中蒙皮上脱粘×××××

φ60mm中蒙皮上脱粘×××××

试块一

φ20mm中蒙皮下脱粘×××××

φ40mm中蒙皮下脱粘×××××

φ60mm中蒙皮下脱粘×××××

φ20mm下蒙皮脱粘×××××

φ40mm下蒙皮脱粘×××××

φ60mm下蒙皮脱粘×××××

φ20mm上蒙皮脱粘√√