固体发动机具有结构简单、稳定性好、可靠性高、适应性强等特点,是目前固体运载火箭及战术导弹最为重要的动力装置。固体发动机药柱作为固体燃料,是保持其性能稳定可靠的核心因素。药柱在固化冷却、长期贮存的过程中会受到载荷的作用使药柱表面或浅表层产生不可见裂纹,药柱裂纹会直接影响药柱的燃烧特性,进而影响火箭、导弹的工作性能。为解决常规检测方法难以用于药柱内表面裂纹缺陷快速可靠检测的问题,本文对药柱内表面裂纹缺陷的光热扫描成像检测技术开展深入研究。首先,建立移动热源作用下固体发动机药柱的热传导模型,分析热传导过程和表面裂纹缺陷诱导热响应特性,对药柱裂纹缺陷及周围的温度场分布和变化历程进行仿真分析,探究激励的功率密度、扫描速度和裂纹缺陷尺寸对裂纹缺陷周围温度场分布变化的影响。其次,研制光热扫描成像检测系统,实现在空间受限的药柱内孔表面进行旋转扫描热波成像检测;基于C++语言开发光热扫描成像检测软件系统;对扫描热波信号进行静态重构,将移动热源诱导热波空间变化转化为静态面热源作用诱导热波对应的时域变化,并探究扫描速度对静态重构效果的影响。最后,开展药柱表面裂纹光热扫描成像检测试验,分析激光功率密度和裂纹缺陷尺寸对检测结果的影响;针对药柱材料平面模拟裂纹缺陷,通过特征提取算法和特征图像增强算法,使闭合裂纹缺陷易于检测识别,并得到了扫描热波成像合理检测参数;在合理扫描检测参数情况下,对圆柱形固体发动机药柱的曲面内表面进行检测试验,实现了药柱内表面微小闭合裂纹的检测识别,为保障固体发动机安全性能有重要的意义和价值。