極細内視鏡によるタービンブレード内部の効率的な検査

背景

航空機エンジンや発電設備に使用されるタービンエンジンでは、高い出力を得るために高圧縮コンプレッサーによって圧縮された空気を、燃焼管で推進エネルギーに変えています。エンジンの中で最も負荷がかかる部分が燃焼管直後にある高圧タービン部分で、燃焼エネルギーによる圧力と1000度を超える熱に晒されます。

高圧タービン部分のタービンブレードやノズルガイドベーンは熱による影響を抑えるため、冷却効果のある中空構造になっているものが多く、精密鋳造法で製造されています。この中空構造内部に異物や加工不良があると、放熱が適切に行われず、エンジンに不具合が発生する可能性があります。そのため、タービンブレードの中空構造内部の検査を、製造時およびエンジンメンテナンスのタイミングで行います。

内視鏡を用いたタービンブレード中空構造内部検査における課題

従来、タービンブレード中空構造内の残留物、傷、割れの有無を確認する検査には直径が3mm以下のミニボアスコープが主に用いられていました。これらの内視鏡には棒状のレンズが使用されており、画質は優れているものの、耐久性をはじめ以下の課題があり、その結果、検査に時間がかかっていました。

細長いレンズを用いた挿入部は曲げに弱く、破損しやすい
接眼レンズが小さいため、目視では画像が小さく確認しづらい
接眼部にカメラを取り付けてモニター観察する場合、バランスがカメラ側に偏り操作が不安定になる
挿入部が湾曲できないため、内周部を見渡すことができない
ライトガイドが細く照明が不十分

解決策―細径ビデオスコープの活用

ミニボアスコープは、細い棒状の形状から座屈破損しやすいこと、先端部を湾曲できません。これを解決する湾曲可能な柔軟性のある挿入部を持つ細径の内視鏡に、グラスファイバーを束ねたファイバースコープタイプと、撮像素子を内蔵したビデオスコープタイプがあります。どちらも挿入部の外径は2.4mmで、先端部の湾曲操作が可能です。

ファイバースコープタイプは導入しやすい価格が魅力ですが、グラスファイバーの束を通して観察するので、ファイバーの網が見える状態となり、細かな不具合を見落とす恐れがあります。ビデオスコープはファイバースコープの課題を解決するタイプで、主に以下に述べる理由で、タービンブレードの中空構造内部検査には細径ビデオスコープであるIPLEX TXを推奨します。