问题——火箭发动机服役环境极端,燃烧室、喷管等关键部位常处高温、高压与强热冲击叠加的工况下;材料在此条件下的弹塑性响应、蠕变行为以及局部应力集中,是寿命评估与安全裕度计算的重要依据。但在高温试验中,要做到“看得清、测得准、存得全”并不容易:传统接触式传感器在高温下易出现粘接失效、表面损伤或信号漂移;同时,少量测点难以代表全场受力状态,容易影响对真实变形规律的判断。 原因——超高温不仅挑战测量器件的耐受能力,也带来多种干扰叠加。其一,热辐射增强,可能导致成像过曝、对比度降低,影响位移与应变计算;其二,高温引发的气流扰动与热像闪烁会降低图像稳定性;其三,材料表面在氧化、烧蚀等作用下纹理变化,更增加识别与匹配难度。多因素共同作用,使高温力学试验长期存在“数据能采到,但可信度不够”的问题。 影响——测量链条一旦偏差,材料评价与工程决策都会受影响:一上,材料配方与热处理优化需要可靠的高温应变、屈服与极限变形数据支撑;另一方面,发动机结构设计与安全校核依赖对关键区域应力分布、应变集中和失效模式的准确识别。数据不准或不完整,可能导致设计冗余增加、重量和成本上升,也可能造成风险评估偏差,埋下安全隐患。对航天制造而言,高温力学测试能力直接关系研发效率和一致性、可靠性验证的质量。 对策——针对上述难点,华晨禾一推出自主研发的DIC应变测量系统,采用非接触式数字图像对应的技术,通过成像与算法配合获取全场应变数据。据介绍,该系统配套抗干扰成像方案,面向热辐射、气流扰动等典型高温干扰进行抑制与屏蔽,确保试验过程中持续、清晰捕捉材料表面的细微形变,并连续输出全场应变结果。相较接触式方式,非接触测量可减少高温导致的传感器损耗与附着失效,避免对试样表面带来额外影响,提高高温加载过程数据的可用性与可比性。系统还可与高温力学试验流程配套,对耐高温构件开展动态应变监测,从升温加载、微量形变出现到接近极限状态的全过程进行实时追踪与记录,为试验复盘和参数标定提供更完整的数据链。 前景——业内认为,随着航天任务对可靠性与成本控制要求提升,材料测试正从“单点测量”走向“全场感知”,从“结果判定”走向“过程表征”。高温全场应变数据的稳定获取,有望支撑材料数据库完善、失效机理研究以及数字化设计—验证闭环,使发动机关键构件在强热环境下的寿命预测与边界条件标定更精细。除航天外,燃气轮机、冶金热加工、高温压力容器等装备同样面临高温形变测量难题,相关技术的工程化应用有望拓展到更多高温材料性能检测场景,推动国产精密测量技术在高端制造中加快应用。
高温材料测试的“最后一公里”,关键在于数据是否可信、是否能用于工程决策;以更稳定的非接触测量能力把极端工况下的形变“看清楚、记下来”,不仅能提高单次试验的效率与准确性,也有助于材料研发、结构设计与性能验证形成闭环。未来,能在关键测量技术上持续突破并快速完成场景验证的团队,更有机会在高端制造的核心环节掌握主动权。