航空发动机内壁高温测试技术

针对航空发动机故障诊断中长期存在的内壁高温测量难题,介绍了非接触式的红外辐射测温法、光电测温计法和接触式的热色液晶示温法、示温漆测温法及薄膜热电偶等多种测试手段。根据测试技术不破坏发动机内部流场和实时在线监测的应用需求,简述了不同测量方法的适用范围和测量精度,分析了不同测量手段的研究现状和技术特点。详细介绍了通过MEMS技术制作的薄膜热电偶,分析对比了辐射测温法和示温漆测温法,指出了由于薄膜热电偶自身结构的特殊性,可被广泛使用于各类表面瞬态温度测量领域。最后对发动机内壁面的高温测量技术进行了梳理与展望。

MEMS技术在流动分离主动控制中的应用

文章面向飞行器翼型绕流的控制,设计开发了气泡型和合成射流等2类采用MEMS技术制造的微型致动器,并对其性能进行了测试。结合三角翼及二元超临界翼型,通过风洞实验考察了MEMS微型致动器在翼型流动分离主动控制的应用效果。结果表明,微致动器能够有效控制边界层流动状态,改变翼型绕流的宏观流场,实现增升减阻以及产生辅助力矩等控制目标。

微机械器件形状与尺寸的图像测量研究

采用面阵CCD作为图像传感器,结合微机械器件结构尺寸的测量特点,建立非接触式无损图像测量系统,并给出了典型平面几何尺寸的测量原理和算法。试验结果表明系统具有良好的稳定性和较高的精度。

用于三角翼气动控制的MEMS微致动器

结合三角翼气动特征 ,介绍了两种用于三角翼前缘涡控制的 MEMS微致动器 ,它们通过扰动边界层的分离 ,打破三角翼前缘分离涡的对称性 ,从而产生控制力矩。描述了微气泡致动器的工作原理、薄膜材料的选择以及结构工艺。利用计算流体力学软件对微气泡致动器阵列扰动下三角翼前缘涡的变化情况进行了数值仿真 ,进一步验证了控制方案的可行性。

化工安全技术教学改革与实践

针对化工安全技术教学存在的问题,提出教学改革的几点措施:一是正确利用有意注意和无意注意规律组织教学,二是采用灵活多变的教学方法,三是及时更新教学内容,四是采用多媒体教学手段,五是注重理论联系实际,最终达到使学生全面掌握化工安全技术课程内容的目的.

有机-无机复合絮凝剂研究进展

随着环保监管标准的不断加强,各个行业都面临着对废水、污泥处理技术的挑战,单一种类的絮凝剂已无法满足各类污水处理需求,有机-无机复合絮凝剂在污水、污泥处理领域克服了单一絮凝剂的缺点,发挥着越来越重要的作用。采用科学合理的有机和无机絮凝剂组合方法分析絮凝剂作用机理,可有效提高复合絮凝剂的作用效果。研究结果表明,有机高分子-无机铝复合絮凝剂比单一药剂的处理效果提高30%以上,能有效降低药剂投加量并减少絮凝剂的残留,特别对含油污水和造纸废水处理效果显著;有机高分子-无机铁复合絮凝剂具有较好的染料废水脱色和污泥脱水效果,可使污泥量减少60%;有机高分子与其他无机絮凝剂复合后,在特种废水处理中表现出很多独特性能。有机-无机复合絮凝剂显著的协同效应,使其在污水处理、污泥脱水等领域得以广泛应用,多功能、高效廉价、绿色环保型有机-无机复合絮凝剂的开发将成为絮凝剂的主要发展方向。

质子酸催化制备三嵌段稳定剂PCL-PDMS-PCL

以羟丙基封端的聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)为引发剂,氯化氢/乙醚溶液(HCl·Et_2O)为质子酸催化剂引发ε-己内酯开环聚合,成功制备了三嵌段稳定剂——聚己内酯-聚二甲基硅氧烷-聚己内酯(PCL-PDMSPCL)嵌段共聚物。采用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振氢谱仪对所制嵌段共聚物进行了表征,并讨论了反应条件对PCL-PDMS-PCL相对分子质量和产率的影响。结果表明:合成的分子与目标分子结构一致;最佳反应条件是,反应温度25℃,反应时间4 h,n(HCl·Et_2O)∶n(HTPDMS)为2∶1。

薁的合成方法研究

阐述薁的广泛应用性和重要性,分别讨论以卓酚酮、吡啶、重氮酮、环庚三烯为原料合成薁的方法,并对其优缺点进行分析比较。以卓酚酮为原料合成薁的方法最好,反应条件容易控制,产率较高,是值得推广的一种合成方法。

硅微机械谐振压力传感器技术发展

硅微机械谐振压力传感器是目前精度最高、长期稳定性最好的压力传感器之一,是航空航天、工业过程控制和其他精密测量领域压力测试的最佳选择。系统阐述30年来国内外硅微机械谐振压力传感器技术的研究成果,简单介绍硅微机械谐振压力传感器的分类及工作原理,针对压力敏感膜片与谐振器复合结构和振动膜结构两种主要的芯体结构形式,详细论述硅微机械谐振压力传感器的研究历史、主要研究机构、国内外发展现状以及最新的研究成果,重点根据不同激励与检测方式对各种硅微机械谐振压力传感器的芯体结构进行深入分析比较。在此基础上,总结归纳不同芯体结构及其激励与检测方式的特点,并对硅微机械谐振压力传感器的未来发展趋势进行展望。

爆轰火焰在管道阻火器内的传播与淬熄特性

在水平封闭的直管中,采用自主研制的阻爆实验系统(包括传感器系统、配气系统、数据采集系统、点火系统等)对不同活性预混气体爆轰火焰在波纹管道阻火器内的传播与淬熄过程进行了实验研究。结果显示当可燃气体接近当量浓度时(丙烷4.2%、乙烯6.6%、氢气28.5%,均为体积分数),预混气体从点燃到火焰淬熄过程历时非常短,总体可分为4个阶段,缓慢燃烧阶段、快速燃烧阶段、加速燃烧阶段和超压振荡阶段。丙烷-空气、乙烯-空气预混气体在D=80 mm的管道阻火器中,爆炸压力峰值较高。当管道直径增加至400 mm时,爆炸压力峰值逐渐降低,其中乙烯-空气预混气体的爆炸压力峰值仅为3 MPa左右;氢气-空气预混气体的爆炸压力峰值随管径的增加呈递增趋势。对爆轰速度的研究结果表明,丙烷-空气、乙烯-空气预混气体爆轰速度数值相差不大,丙烷-空气预混气体甚至稍高些;而氢气-空气的爆轰速度数值较高。而且随着管径的增加,管壁热损失增大及其阻力因素等原因影响使预混气体爆轰速度趋向平稳。最后,从经典传热学理论出发,推导出了阻火单元厚度与爆轰火焰速度之间的关系。并结合实验数据,提出了爆轰安全阻火速度的计算方法,为工业装置阻火器的设计和选型提供更为准确的参考依据。

用于壁面切应力测量的微传感器设计

壁面切应力的测量是流体动力学领域中一项非常重要的测试任务,采用MEMS技术设计、加工的微型切应力传感器能够为壁面切应力的测量提供新的手段。微传感器设计过程中推导其浮动单元线性位移与弹性梁宽度的关系,通过限位装置提高了微传感器的抗过载能力。有限元仿真结果与试验模态分析的最大偏差为8.2%,表明仿真过程中对结构进行的简化以及单元的选取是合理的。加工过程中,采用等离子刻蚀工艺形成传感器的结构,湿法刻蚀工艺完成浮动单元的释放,所加工传感器的整体尺寸为3.4 mm×2.5 mm×0.6 mm。开发了一种封装结构实现传感器与壁面的平齐安装。风洞试验结果说明在0～30 m/s风速范围内传感器的灵敏度为51.2 mV/Pa,该传感器可以用于壁面切应力的测量。

压阻式微型压力传感器敏感结构设计

在设计某一压阻式压力传感器特定敏感结构的过程中,对出现的技术难题进行了研究。文中的第2部分设计了弹性膜片的典型结构;第3部分设计了压敏电阻的尺寸以及阻值;第4部分使用ANSYS软件分析了弹性膜片在不同压力作用下的应力、应变分布,确定了压敏电阻在弹性膜片上的最佳分布位置。分析结果表明:压敏电阻距离弹性膜片边缘越近,灵敏度越高。同时计算了不同外界压力载荷和不同位置条件下压敏电阻的电压输出变化情况,提取了敏感膜片的固有频率和响应时间。文中响应时间曲线表明:所设计的微型压阻式压力传感器响应速度快,稳定时间仅为1.0×10^(-5)s。

MEMS微型热敏传感器的隔热结构及其性能分析

MEMS微型热敏传感器在流动测量领域有重要应用,而隔热结构对传感器性能有着决定性影响。综合六种常见的隔热结构,借助有限元计算研究对比了硅基底上不同隔热层材料、硅基底上有无隔热空腔结构、全聚合物柔性基底、全硅基底等对传感器灵敏度、热响应速度的影响情况,结合对热敏传感机理的分析进行了影响原因及其规律探讨。该研究可为微型热敏传感器的隔热结构设计及其性能优化提供参考依据。

超燃冲压发动机温度及热流测量技术研究进展

测量超燃冲压发动机内部温度及热流场可以为表征、评估、优化其工作状态与性能提供重要支撑。本文综述了可用于发动机温度及热流测量的接触式(铠装及薄膜式)传感器、非接触式(光电及辐射式)测量技术的研究现状及特点。重点介绍了薄膜式热电偶及热流计的发展趋势以及在高温瞬时测量领域的应用前景。最后,对超燃冲压发动机温度及热流测量技术进行了展望。

全柔性热膜微传感器阵列制造工艺及性能优化

为了测量飞机、流体管腔等气动面上的温度、剪应力等流场参数分布,以镍作为热敏材料,利用MEMS微加工技术在聚酰亚胺衬底上制作出了一种全柔性的热膜微传感器阵列。该传感器阵列的整体厚度薄(100μm以内)、软性可弯,可以紧贴曲型壁面从边界层底部实现非破坏性的动态流场参数测量。设计了器件阵列结构,研发了基于溅射成型与退火热处理的微加工工艺。结合工艺与测试实验,系统地分析了氩气压强、衬底温度、溅射功率、退火温度等工艺参数对电阻温度系数的影响规律。为了获得更高的器件灵敏度,通过优化工艺参数提高了柔性热膜微传感器的电阻温度系数,使其达到了4.64×10-3/℃,并且保持了好的线性度。

静电激励硅微机械谐振压力传感器设计

设计了一种静电激励／电容检测的硅微机械谐振压力传感器，采用改进的侧向动平衡双端固支音叉谐振器，利用基于绝缘体上硅的加工工艺制作。为了抑制压力敏感膜片受压变形时谐振器的高度变化，在谐振器固定端设计了全新的桁架结构。针对传感器检测信号微弱和同频干扰严重的特点，在芯体和接口电路设计中采取添加屏蔽电极、降低交流驱动电压幅值、差动电容检测和高频载波调制解调方案等多项措施。同时基于该接口电路设计了开环测试系统，并在常压封装条件下对传感器进行了初步性能测试。实验结果表明：其基础谐振频率为33．886kHz，振动品质因数为1222；测量范围为表压0-280kPa，非线性为0．018％FS，迟滞为0．176％FS，重复性为0．213％FS；在--20-60℃的温度范围内，谐振器的平均温度漂移为-0．037％／℃。

基于微型剪应力传感器阵列的边界层分离点测定方法研究

结合边界层分离点附近的剪应力变化规律,提出了针对在飞行器外表面贴附微型传感器的分离点检测方法,并给出了相应微型剪应力传感器阵列的设计方案。研究了2种针对一维剪应力传感器阵列输出电压信号的处理方法,即均值差极大值方法和均方根差分极大值方法,并结合实验数据对上述2种判别算法进行了仿真计算和抗干扰性分析,结果验证了其有效性和准确性。

一种用于主动流动控制的气泡型微致动器

面向先进主动流动控制,在国内率先研发了一种基于微机电系统(MEMS)的气泡型微致动器阵列技术。分析了气泡型微致动器用于主动流动控制的原理,阐述了致动器结构及其加工工艺。通过对气泡样件的压力载荷-变形行为的测试,表明其具有较好的线性和较大承载能力。结合不同翼型的风洞试验表明,微致动器作动可以影响翼型表面的压强分布,从而可用于增升等控制目的。

用于壁面剪应力测量的柔性热敏传感器阵列

阐述了壁面剪应力测量原理及其需求。以Ni为热敏材料、聚酰亚胺为衬底,采用MEMS微加工工艺制作了一种用于近壁传热及流动参数分布测量的全柔性热敏传感器阵列。该传感器阵列的尺寸微小、集成度高、柔性可弯,可用于弯曲壁面剪应力大小与分布测量。针对柔性热敏传感器阵列电阻温度系数太小的问题,本文采用了合适的Ar压强和在溅射过程中衬底加温以及真空退火等办法提高了电阻温度系数,同时考虑并解决了热敏电阻与衬底间的粘附性问题。实验结果表明,在5～80℃,柔性热敏传感器阵列的电阻温度系数可高达4.64×10-3/℃,并且具有良好的线性。

微型热敏传感器系统动态特性理论研究

通过分析用于检测流体参数的微型热敏传感器的工作原理,针对恒流和恒温驱动电路驱动的此类传感器组成的系统,提出了对微型热敏传感器系统动态特性分析的依据和计算设计方法。并且通过对一阶恒流电路驱动传感器系统的时间常数和二阶恒温电路驱动传感器系统的响应频率的计算和分析,得到基于M EM S技术的热敏传感器系统的时域、频域参数的计算和设计依据,为此类传感器的器件设计和性能分析提供了重要的参考依据。