航空发动机被誉为飞机的“心脏”,其热端部件长期处于高温、强振动、强气流冲刷等极端工况,温度监测直接关系飞行安全。然而,传统监测手段却长期受制于技术瓶颈:金属热电偶耐温上限仅约1200℃,高温下漂移严重;普通石英光纤熔点仅约1100℃,难以覆盖燃烧室等核心区域;红外测温无法穿透发动机壁面,只能测量表面温度。随着我国航空业快速发展,高温监测精度、寿命与可靠性的不足,已成为制约航空发动机性能跃升的关键瓶颈。
团队在高温试验台架上开展蓝宝石光纤探头高温测试(实拍)
针对这一痛点,团队深入航空运维一线走访多家企业与科研院所,累计调研超过210天,足迹遍布5省9市,最终确立以蓝宝石光纤为核心的高温传感技术路线。蓝宝石光纤源于单晶氧化铝,熔点高达2053℃,兼具化学惰性、高机械强度与优异光学性能,是突破超高温监测瓶颈的“终极答案”。团队先后攻克SFBG光场调控、裸纤环境适配与抗干扰优化等系列关键技术难题,走出了一条从基础研究到实用研发、从创意到产业应用的全流程创新之路。
目前,团队已研发出多项行业领先的自研核心技术。飞秒激光制备蓝宝石光纤光栅技术填补了超高温高灵敏度传感的技术空白;首创的双锥形单模匹配熔接技术将传感器特征峰3dB带宽压缩至仅0.7nm,信噪比大幅提升;基于SFBG的抗干扰封装技术采用刚玉管与惰性气体全包裹方案,使测温上限一举突破1800℃,远超传统石英光纤;自主解调技术则使解调精度提升至优于2.43℃,动态响应带宽提升至50kHz,抗电磁干扰达到ISO11452-5最高等级。
高温加热设备中植入光纤探头进行工况验证(实拍)
在实验室高温试验台架上,橙红色的炉膛内温度高达上千摄氏度,一枚枚纤细的蓝宝石光纤探头被精准植入高温区域,实时采集温度数据——这正是团队日常科研攻关的生动写照。经过多轮台架测试与全工况验证,项目技术实现了高效、精准、安全的三重跃升,为我国航空发动机高温监测提供了全套国产化方案。更重要的是,团队依托省部共建国家重点实验室培育基地等重大研发平台,先后承担国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题等纵向项目30余项,持续为技术创新注入源头活水,生动展现了新时代青年学子科技报国的使命担当。
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