航空航天用压力及温度双敏感漆的研发

项目负责人:田颜清
技术领域:航空航天、空气动力学、水动力学、风洞实验、水洞实验、高速汽车、高铁、高层建筑

项目简介


压力敏感漆,可在风洞实验中研究飞行器、高速汽车、以及火车表面压力数据及承压能力的新型材料。压力敏感漆技术被视为21世纪最具有发展潜力和应用前景的实验流体力学方向之一。

在风洞实验中,元件表面散点钻孔测试法价格昂贵,并会导致测量数据不连续。压力敏感漆方法通过在模型表面涂布的压力敏感漆在不同压力下呈现不同荧光强度的方式来测试模型的气压分布,操作简便,成本远比散点钻孔测试法低廉,且不受测量模型的形状限制及可得到连续数据。因此可对飞行器模型进行测量,也可对叶片、涡轮及发动机等复杂结构的承压能力进行测量。

经过多年的发展,目前主导这一技术关键材料的是美国的ISSI公司,该公司给美国国防部、美国国家航空航天局、美国国家卫生研究院(NIH)和其他联邦政府客户以及美国工业界诸如波音等大公司和学术界的实验室提供支持,并出口中国。该公司2015年的收入约为1000-2500万美元。销售价格由于品牌不同略有不同:大约为每公斤6000美元左右。

然而中国在压敏漆技术方面还远落后于国外。同时目前的压力敏感漆由于材料本身的特性,都对温度有响应和光降解的缺点,这会造成了数据分析结果的不准确性。因此急需研制可准确对压力分布进行定量测量的新型功能漆。另外由于测试过程中也会经历温度变化,因此需要对温度进行校正。因此整体上来讲中国在压力敏感漆的材料研制方面没能处于世界领先地位。开展扎根中国大地的,具有高性能的,可大量销售的,质美价廉的压力敏感漆研制及其配套测量设备是国家亟需开展的一类航空航天功能材料。

技术优势


本项目将通过在压敏漆中引入一个对温度敏感的探针,制备出温度及压力双敏感漆。通过材料对温度的自身矫正来得到精准的数据。同时温敏漆的成功开发可有效解决层流识别技术,为我国下一代飞行器应用层流减阻技术扫清障碍,提供坚实的测试技术基础。在深圳市实现压敏和温敏双功能漆的研制和产业化将使深圳的航空航天材料在世界上占据高位。本项目将通过引入可交联的探针材料来提高材料的稳定性。将制备水溶的环保敏感漆。


市场现状


当有性能优异的产品时以下几家公司即可使用:中国商飞、中国空气动力研究与发展中心、中国航空工业空气动力研究院、中国航天空气动力研究院等。也将逐渐开拓国外合作伙伴:德国-荷兰风洞集团(DNW)、法国航空宇航研究院(ONERA)、英国飞机研究协会(ARA)、欧洲跨声速风洞(ETW)、美国航空航天研究局(NASA)、俄罗斯中央流体动力研究院(TsAGI)等。