雙分量壓敏涂料技術的應用研究

　　　張永存1,2,陳柳生3,馬曉光2,陳雪原2,閻莉2,趙文濤2,尚金奎2,郭法春2,鄧學鎣1,程厚梅2

　　　(1.北京航空航天大學航空科學與工程學院,北京100083;2.中國航空工業(yè)空氣動力研究院,遼寧沈陽110034;3.中國科學院化學研究所,北京100080)

　　　摘要:介紹了壓敏涂料技術在實際應用中的一些經驗,給出了在飛機機翼表面,壓敏涂料技術與常規(guī)測壓孔技術測量結果的比較得出:國產壓敏涂料的性能優(yōu)于進口產品,可替代進口產品;使用國產雙分量壓敏涂料的壓敏涂料技術可用于型號研制壓力測量試驗。

　　　關鍵詞:壓敏涂料技術;雙分量壓敏涂料;風洞試驗技術;測壓試驗

　　　中圖分類號:O353.5文獻標識碼:A

　　　文章編號:0258-1825(2010)05-0485-05

　　　壓敏涂料PSP(PressureSensitivePaint)技術是基于發(fā)光分子的氧猝熄現(xiàn)象發(fā)展起來的一項技術。其基本使用原理是將一種特殊材料制成的具有壓力傳感器功能的壓敏涂料噴涂到模型表面上,它在特定波長的激發(fā)光照射下,可發(fā)射出熒光。熒光強度場與壓力場強有關,由高分辨率的數字式CCD攝像頭攝取模型表面熒光強度的圖像,通過計算機圖像處理,可得到模型表面壓力分布。到目前為止,世界航空技術先進的國家風洞中都進行了該項技術研究,并配置了相應的測試設備,達到了工程實用的水平。從目前的發(fā)展趨勢上看:未來PSP技術將很有可能替代常規(guī)開孔壓力測量試驗技術。

　　　PSP技術的優(yōu)點在于無需單獨另外加工復雜的測壓模型,就可得到壓力分布數據,而對一些薄翼及無法開孔的部件,只要光能照到,則可得到壓力數據。而且是一種準非接觸連續(xù)的壓力分布測量技術,積分可得到全模型載荷。由于其模型表面熒光強度的變化對應于氣動載荷分布變化,是實時的流譜,這些結果都具有很高的工程應用價值。

　　　目前,國外普遍使用雙分量PSP技術進行風洞試驗。該技術工程應用時,較單分量PSP技術主要的優(yōu)點是通過數據處理可消除激勵光源的不穩(wěn)定對試驗結果的影響,因此激勵光源可使用安裝、維護方便的閃光燈,而不需要使用價格昂貴的激光器。同時,因采集試驗數據的時間(閃光燈的工作時間)短,可用于準非定常測壓試驗。

　　　由于國外已經有關于PSP技術的專著發(fā)表[1-2],同時,我們已經介紹了使用國產單分量PSP的PSP技術的應用研究工作[3-5],因此本文主要介紹中國航空工業(yè)空氣動力研究院與中國科學院化學研究所對國產雙分量PSP研制與開發(fā),使用該涂料的PSP技術的應用研究工作。

　　　1·壓敏涂料

　　　壓敏涂料系統(tǒng)主要由五部分組成(見圖1):壓敏涂料、激勵光源系統(tǒng)、校準系統(tǒng)、實驗圖像采集系統(tǒng)、實驗圖象處理系統(tǒng)。

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　　　PSP是PSP技術的關鍵之一,它提供了測量模型所有可視表面壓力分布和計算氣動載荷的能力,其性能決定了PSP技術的應用范圍。同時,也決定了PSP系統(tǒng)設備的配置、試驗方法及試驗數據處理技術。