摘要：压敏涂料技术是重要的风洞模型表面压力测量技术之一。作者介绍了压敏涂料的研制及该技术应用于 风洞试验时的自动化试验图像采集技术、试验数据处理与修正技术及实际应用中的一些经验，给出了在飞机机翼、 边条.前缘襟翼.副翼表面，压敏涂料技术与常规测压孔技术测量结果的比较。

 

关键词：压敏涂料技术；压敏涂料；风洞试验技术 中图分类号：V211.74 文献标识码：A

 

o引言

 

压敏涂料 PSP(Pressure Sensitive Paint)技术是 基于发光分子的氧猝熄现象发展起来的一项技术。 其基本使用原理是将一种特殊材料制成的具有压力 传感器功能的压敏涂料喷涂到模型表面上，它在特定 波长的激发光照射下，可发射出荧光。荧光强度场与 压力场强有关，由高分辨率的数字式CCD摄像头摄 取模型表面荧光强度的图像，通过计算机图像处理， 可得到模型表面压力分布。到目前为止，世界航空技 术先进的国家风洞中都进行了该项技术研究，并配置 了相应的测试设备，已经提供工程应用（在来流速度 为亚、跨、超声速定常流时，已经达到与常规测压孔获 得的压力分布的比较值为|ACP 1=0. 050. 02，如给

定一个测压点进行修正可达到j AC, | <0. 02的精准 度水平），从目前的发展趋势上看，未来PSP技术将 很有可能替代常规开孔压力测量试验技术，而且可以 部分替代常规天平测力试验技术。

 

PSP技术的优点在于无需单独另外加工复杂的 测压模型，就可得到压力分布数据，而对一些薄翼及 无法开孔的部件，只要光能照到，则可得到压力数据。 对于型号设计,这些试验是非常有用的。而且是一种 准非接触连续的压力分布测量技术，积分可得到全模 型载荷。由于其模型表面荧光强度的变化对应于气 动载荷分布变化，是实时的流谱，这些结果都具有很 高的工程应用价值。

 

究院与中国科学院化学研究所对使用国产PSP的 PSP技术的应用研究工作。

 

1压敏涂料系统试验设备

 

压敏涂料系统主要由压敏涂料、激发光源系统、 @准系统、实验图像采集系统、实验图像处理系统等 5部分组成(见图1)。

 

激光器

图1 PSP技术风洞试验系统 Fig. 1 General layout of the PSP system

i.i压敏涂料

 

PSP由屏蔽层、粘性层、活性层等3种化合物层 组成，可以连续喷涂于模型表面。屏蔽层主要用于在 模型表面建立光学均匀性和增加光的反射。该层也 可在模型和活性层之间建立化学和物理的分离面，使 模型的材料不影响PSP的性质。粘性层的作用是确 保活性层粘接到模型表面的屏蔽层。活性层主要由 两种成份组成:一种是对氧有很高穿透性的化合物， 另一种是散布在化合物中的受激发光分子团。

 

PSP可以类似普通油漆一样由喷枪喷于模型表 面。压敏涂料总厚度一般是0.040.08mm。

 

1.2 PSP的样片校准

 

在将PSP喷涂于模型表面的同时，必须准备校 准的样片。在试验段中使用的试验图像采集与处理 系统和光源系统将用于校准系统。

 

样片校准公式为：

 

i=2 > = 2

 

pmu,o = ESzW)"

 

* = 0 广 0

 

式中：h为校准系数为作用于样片上压敏涂料的 环境温度；P为作用于样片上压敏涂料空气的压力； 夂=J。"，其中J。为参考样片在无氧分子渗透作用时 产生的荧光强度，它只与激发光源的光强有关，与作用 于PSP的温度和空气压力无关;J为对应作用于PSP 的温度和空气压力时，PSP发射的荧光强度。

 

1.3 PSP技术的自动化风洞试验方案

 

PSP技术应用于暂冲式生产型高速风洞时，遇到 的主要问题有：

 

(1)风洞试验流场不可能较长时间的稳定，容易 造成PSP技术进行多次试验图像采集时，因试验流 场不同导致试验精度不高。另外，PSP技术与风洞常

规测压孔技术试验数据采集时间的不同步，是造成两 者试验结果在比较时的偏差的主要因素之一；

 

(2)PSP技术试验数据的采集是采用手动的方式 完成，造成试验效率低及容易产生人为失误使得试验 数据丢失。

 

为解决上述问题，研制与开发了 PSP技术风洞 试验控制软件，实现了 PSP技术风洞试验的自动化。 其控制流程见图2。

田2 PSP技术风洞试验流程图 Fig. 2 Flow chart of PSP technique in wind tunnel test

2 PSP的研制与开发

 

psp是psp技术的关键之一，它提供了测量模 型所有可视表面压力分布和计算气动载荷的能力，其 性能决定了 PSP技术的应用范围。