想知道航空发动机究竟有多“火热”？千万别用手摸……

在现代航空发动机的研发制造过程中，设计人员和工程师们需要考察并解决一系列关于发动机效率、强度、寿命等方面的问题。作为工业皇冠上的明珠，航空发动机需要在高温、高压、高转速等极限条件下正常运转，确保其满足适航要求的安全性和可靠性条件，最终达到“百炼成钢”。其中，获得准确的温度参数成为圆满完成试验的重要支撑。

随着温度测试技术手段的发展，结合实际的工程使用经验，目前在航空发动机上开展的温度测试常通过以下几类传感器及介质来实现，这些测温“神器”包括热电偶、示温液、示温漆、测温晶体。

热电偶

热电偶是目前应用最广泛的温度传感器，其基本原理是：两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势（塞贝克效应，Seebeck effect），该电动势的方向和大小与导体的材料及两端温度有关。热电偶结构简单，制造方便，精度高，测量范围广，在测试过程性能稳定，极少出现数据差错，并可以连续输出温度数据，实现温度参数的实时监测。

常见热电偶类型

热电偶应用实例

受制于热电偶的安装固定方式，热电偶的使用可能导致实际温度场发生变化而造成测试误差，另外在空间尺寸较小的位置上也难以应用热电偶；同时，在使用热电偶进行航空发动机转子温度测试时，其信号传输也是一项非常具有挑战性的工作。

示温液

在发动机试验过程中，如果想考察某零组件的温度参数是否达到特定值，可以考虑使用示温液。示温液属于一种热敏涂料，具有良好的速干性，在达到特定温度后会融化并且留下明显不同的印记。目前市面上美国产Tempilaq示温液（38种）可以实现79 ℃-927 ℃ 范围的温度测试，精度在±1%，不含挥发性毒害物，在受热后很快发生变化，是一种高效、便捷、经济合理的测温手段。示温液可以测试金属、玻璃、橡胶、塑料等多种材质的温度，但使用时应注意避免测试部位接触油污，防止影响测试结果。

Tempilaq示温液

示温液校准试验

示温液校准试验

示温漆

示温漆也是热敏涂料的一种，其漆质细腻，附着牢固，具有良好的经受振动与气流冲刷的性能，在受热温度达到某一数值时，漆的颜色发生稳定而明显的变化。示温漆可分为可逆型与不可逆型两类，主要区别在于冷却后漆的颜色是否恢复原状。在航空发动机测试中，常用不可逆多变色示温漆，这类漆在正确应用于测试后会发生不可逆的颜色变化，产生肉眼可辨的颜色轮廓，其产生的不同颜色反映了不同的温度。示温漆精度可靠，响应快，效率高，在用于高温恶劣环境下部件的测试时具有较好效果，通常可用于燃烧室、冷却/非冷却叶片、涡轮导叶等温度测试。同时应用示温漆能够有效的反映被测试位置的温度场信息。

使用示温漆以前，应对测试区域进行一定的处理，除去表面油污、灰尘、锈蚀等，在允许的情况下可采用吹砂的方式对零组件表面打磨，以增加漆在表面的附着力。

示温漆在叶片温度测试的应用

在开展示温漆测试时，除确保在最高温度状态稳定工作一定时间外，应减少试验前的试验程序时间，这样可以有效减少高压冲刷和油气污染，提升测试精度和示温效果；试验后应注意避免油污污染试验件，以保证判读数据连续性。

测温晶体

测温晶体是经过核射线放射后形成的一种碳化硅改性晶体（-SiC），经过核放射后，原晶体的晶格之间产生了缺陷。在受热后，测温晶体的晶格缺陷发生恢复，其恢复程度与受热温度及受热时间有关，因此，可根据测温晶体晶格之间缺陷相关参数的变化来进行温度判读。

测温晶体形成及工作原理

测温晶体的安置方式

测温晶体的应用实例

测温晶体的测量范围广泛：200℃-1500℃，测试精度较高：±3-6℃，且尺寸小：0.2mm-0.3mm不等；用于试验后存活率可达95%。尤其在传统测试手段难以应用的结构和位置上，测温晶体具有良好效果，例如火焰筒、涡轮导叶、涡轮/压气机盘、球/棒轴承温度等结构。

总 结

上述方法均属于温度测试中的接触式测温，总体来说，接触式测温方便快捷，经济性好，且可以广泛应用。在工程实践中将这些方法合理结合起来进行应用（例如“热电偶+示温液”、“示温漆+测温晶体”等），可以获得更加准确可靠的发动机零部件温度数据。上述温度测试技术目前在世界航空发动机研发制造过程中广泛应用，具有成熟的实践经验。

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来源：金属加工