基本概念:航空發動機高溫薄膜傳感器技術是將溫度、壓力等敏感材料以薄膜的形式沉積在航空發動機高溫結構件(如渦輪葉片、機匣等)表面,并進行絕緣、防護、圖形化,制成與結構件一體化集成的薄膜傳感器。 主要功能與應用領域:集成在結構件表面的薄膜傳感器使結構件能夠感知溫度、應力應變、振動、熱流、摩擦阻力等狀態參數,能在航空發動機高溫、高速、強氧化氣流沖刷的惡劣環境下穩定工作。 圖1 薄膜傳感器結構示意圖 圖2 渦輪葉片上的薄膜傳感器 特色及先進性:與埋入、粘貼、焊接的傳統傳感器相比,采用薄膜形式集成在結構件表面的薄膜傳感器不破壞結構件的力學強度,不影響結構件的工作環境(如流場等),厚度僅約30μm,具有靈敏度高、響應速度快、精度高、可靠性好的優點,是當前世界上航空發動機高溫、高速、強氧化氣流沖刷惡劣環境下的先進測試技術。 技術指標:最高工作溫度1100℃,測試精度優于5%,900℃下壽命>10hr。 能為產業解決的關鍵問題和實施后可取得的效果:本成果目前主要應用于航空發動機渦輪葉片、燃燒室火焰筒、燃燒室冷卻試驗件、燃燒室機匣、渦輪機匣、渦輪盤等高溫結構部件表面的狀態參數測量,如溫度測量、應力應變監測、強度疲勞評估等,解決當前航空發動機高溫結構部件的健康監測難題。此外,本成果能夠推廣用于核電、燃氣輪機、汽車發動機、陶瓷發動機等高溫零部件狀態參數的測量和健康監測,推廣應用前景廣闊。
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