航空发动机热障涂层导电性能研究

传统的航空发动机热障涂层主要关注点是其热绝缘特性及可靠性的研究,并且已经形成了一整套基于YSZ的热障涂层技术,但是缺乏热障涂层高温导电性能的研究。另一方面,基于对航空发动机智能化的要求,需要在涡轮叶片表面制造电学器件(传感器),所以有必要对航空发动机热障涂层的电学性能进行相关的研究。研究了YSZ热障涂层在高温下的电学性能,提出了能提高其高温电绝缘性能的技术方法:可以对YSZ热障涂层喷涂配方进行改良。试验证明,在涂层中加入一定含量的氧化铝可以把热障涂层的高温电绝缘性能提高4个量级,可以满足在涡轮叶片热障涂层之上制作微传感器的实际工程需要。此外,利用计算机仿真技术对高温环境下的热障涂层复合结构进行了电学性能的综合分析,分析的结果证明,在传感器/热障涂层/涡轮叶片基底的复合结构当中,热障涂层表面的传感器电流的高温特性是各层材料的导电性、传感器与热障涂层的结构与尺寸的综合函数。

基于双层薄膜热电偶的热障涂层隔温温度精确测量

为了解决热障涂层隔温温度测量方法缺乏规范性及精确测量体系欠缺的问题,提出在热障涂层上、下两侧制作薄膜型热电偶测量热障涂层隔温温度的试验方案,利用MEMS工艺在热障涂层两侧实现Pt/PtRh薄膜型(<1 um厚)热电偶微制造工艺,进行热障涂层在高温热流动态环境下的隔温效果初步测定试验,并提出1种热障涂层隔温效果的标准化测量体系与测量规范。结果表明:该Pt/PtRh薄膜型传感器可以测量1200℃左右的高温。

利用原位集成热电偶技术精准测量涡轮叶片表面高温温度的方法探究及误差分析

为实现航空发动机涡轮叶片表面高温温度的精准测量,首先需要对涡轮叶片表面薄膜热电偶进行精确校准,而校准误差主要起源于被校准热电偶与标准热电偶之间存在的温度迟豫。为此,该文在测试样品表面成功原位集成薄膜热电偶和铂点热电偶,进行高温重复循环试验,以铂点热电偶为校准基准,对多次重复循环的实验数据进行整体拟合,形成热电压与温度的校准曲线。并且对每一个测量数据进行误差分析,对校准误差范围形成有效的预估。结果表明:采用上述方法可以减少标准热电偶和被校准热电偶之间的温度迟豫,使涡轮叶片表面集成的薄膜热电偶校准相对误差可以有效地控制在±3%之内。

涡轮导叶片表面MEMS高温测量技术

利用MEMS微制造集成技术,在航空发动机涡轮叶片表面成功地制作了薄膜高温温度传感器,攻克了叶片表面高温绝缘、曲表面光刻及高温可靠导线互联等一系列关键技术难关。对薄膜传感器及高温连线系统进行了一系列温度循环测量试验,读数可靠稳定、重复性好,并承受住了苛刻的振动冲击试验(10~2000Hz/40g的振动及8g的半正弦波冲力试验)。该涡轮叶片表面MEMS原位集成热电偶薄膜传感器也经历了温度高达1200℃的航空发动机燃动环境下燃气压力0.5MPa、热流量1.24L·J/(kg·K)的测试,获得了可靠的气动环境温度。该传感器尺寸小而且可以批量地形成传感器阵列,尽可能地避免了传感器对气动环境的扰动及叶片本身的破坏,而且便于安装和连接,可以用于航空发动机涡轮部位的高温温度测量。

基于Inventor的重心变换式水果大小分选机设计

为适应我国水果种植散户用机械设备代替人工分选的需求，利用大小不同的水果重心位置亦不同的原理设计出一款水果大小分选机。采用Inventor软件，对水果分选机的送料系统、分选系统、出料系统及机架等主要零部件进行三维建模和装配，并应用集成在Inventor中的ANSYS有限元分析模块对关键零部件进行应力分析。结果表明：该设备结构合理，具备精确分选水果大小的功能。