现代航空发动机温度测试技术发展综述

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1、技术前沿TECHNOLOGYFRONT现代航空发动机温度测试技术发展综述DevelopmentforTemperatureMeasurementTechnologyinModernAeroengine中航工业燃气涡轮研究院 姚艳玲 代 军 黄春峰现代航空发动机正朝着高马赫数、高推重比、高可靠性方向发展，使得发动机的服役工作环境更恶劣，给测试工作带来了新的难题和挑战。为了适应发动机研究与发展的需要，航空动力强国在完善、升级现有测试技术和手段的同时，更致力于新产品、新技术的开发应用。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.12.103[1]姚艳玲和工程发展阶段的重要

2、技术环节。发动机测试提出了越来越高的要求。助理工程师，2009年毕业于南京理它随着第一代发动机研制而产生，随主要表现在：测试项目、内容、参数工大学，航空发动机高空模拟航空科技需求牵引和技术进步的推动而发展，种类越来越多，测点容量、测量速度、重点实验室研究人员，从事航空发动机高空模拟试验研究和高空模拟试车台建经历了半个多世纪的发展历程，已从测试精度、测试自动化程度越来越设工作，发表论文多篇。稳态测试、动态测试向着试验—仿真高，测量参数动态变化范围越来越一体化方向发展。随着航空推进技术、计算技术和电子航空发动机的研制和发展是一计算机应用技术的发项涉及空气动力学、工程热物理、传展，人们建立了更加

3、热传质、机械、强度、传动、密封、电复杂的设计和分析方子、自动控制等多学科的复杂综合性法加速航空推进技术系统工程，必须依托先进的测试方系统的研制进程，而法，进行大量的试验来验证性能及可这些工程设计与分析靠性（见图1）。可以说，现代航空发方法需要更多、更精动机测试是航空推进技术的支撑性密的试验测试数据来技术，是整个发动机预研试验研究验证和确认，因此对图1F135发动机在试车台上进行性能测试2015年第12期·航空制造技术103技术前沿TECHNOLOGYFRONT宽，发动机高温、高压、高转速、高负铠装热电偶内偶丝荷、大流量等条件使参数测量越来越铠装热电偶电偶引线薄膜热电偶困难。对航空发动机测试

4、技术的系统化、自动化、可靠性和精细化提出了更加严峻的挑战，必须不断研发创新测试技术方法，才能满足现代发动[2]机航空推进技术发展的要求。以航空发动机试验测试工程技术为背景，以目前国内外正在研制和使用的先进的非干涉特种测量技术为重点，探究各种高温测量技术的发展与应用。引线与铠装热电偶丝焊接引线与薄膜焊接发动机高温测量主要应用于热图2完成最终连接的薄膜热电偶试件端部件（燃烧室、涡轮）高温燃气与壁面温度的测量。温度是确定热端热容量小，可用于微小面积上的温度间、压力和气体（特别是燃气）成分部件性能的最关键参数。随着发动测量；响应速度快，时间常数可达微有关。机推重比的不断增加，涡轮进口温秒级，实现动

5、态温度测量；同时还具示温漆测温的优点是：能用在度已从第3代发动机推重比8.0一有金属表面换热和流场干扰影响小其他测温传感器或测温方法不便实级的1750K发展到第4代发动机推等特点，避免了常规热电偶测量位置施的场合，方便地显示被测表面的温重比10.0一级的1977K，未来的第5不准确、蠕变滞后等弊端。度分布，而不破坏部件表面形状和不[8]代发动机推重比15.0一级甚至达到因此，在国外，传统的壁温热偶改变气流状态。对测量高温高速2000~2250K，这使得高温燃气与壁已逐渐被薄膜热电偶温度传感器所旋转构件和复杂构件的壁面温度以测测量(发动机叶片、盘等零件表面替代。如美国P&W公司研制的膜及显示

6、大面积温度分布有独到之处。温度测量)成为发动机温度测试中厚为2~12μm、基底材料为FeCrAlY主要缺点是：测量精度低，一次性使[3]难度较大的关键技术。的Pt/Pt-10%Rh（S型）溅射式薄用，一般要通过构件拆卸才能做到上膜热电偶，能承受高达1093℃的高漆和判读其温度，不能定量测试，耐金属表面温度测量技术温，其热电势在S型热电偶分度误久性差，不能提供高温计所具有的多在国外，航空发动机金属温度测差的1.5%以内，寿命达50h，用于实种功能，因此应用受到限制。量技术日臻成熟，主要有壁温热电际涡轮叶片经受了1093℃的高温炉在国外，人们一直努力改善示温偶、热膜、红外辐射温度计、示温漆、试

7、验和高压燃烧室气流试验，试验漆的使用范围、质量、涂层强度和判[4-5]荧光温度计等方法。结果表明热电偶的偏差每小时小于读精度。为了提高测量精度，示温漆1.1 薄膜热电偶0.2%℉，已经成功应用于新型发动必须校准，发展自动判读技术。英国壁温热电偶是测量金属表面温机燃烧室和涡轮研制。又如，英国罗罗·罗公司的校准方法：采用涂敷有度的最基本方法。为克服壁温热电·罗公司用Pt-Rh/Pt薄膜热电偶测示温漆的试块，按10℃的间隔分别