- 曼徹斯特大學研發的新型壓力敏感塗料能提高風洞測試準確性。
- 新塗料對溫度的影響低於現有壓力敏感塗層。
- 該材料含有基於鉑的發光化合物，減少溫度相關誤差。
- 改善的壓力測量有助於開發更高效的飛機和航天器。
曼徹斯特大學的工程師開發出一種壓力敏感塗料，能夠在高速下提高風洞測試的準確性。該團隊報告指出，這種新塗料對溫度的影響遠低於現有的壓力敏感塗層。壓力敏感塗料通常用於比例模型，以映射空氣如何在飛機或航天器表面流動。當該塗層暴露於光線下時，會發光，其強度根據周圍的壓力變化。工程師可以利用這種光輝在風洞測試中創建詳細的壓力圖。然而，這一技術存在重要的限制，因為塗料也會對溫度變化做出反應。
在高速測試中，模型可能會顯著加熱，這會導致塗料的光輸出發生與空氣壓力無關的變化。工程師必須在解讀測量結果之前考慮這些影響。
新塗料的耐熱效果
針對耐熱效果的塗層，該大學機械與航空工程系及化學系的研究人員開發出一種新配方，以減少與溫度相關的誤差。該材料含有一種基於鉑的發光化合物，並鎖定在一種特別設計的塑料中。測試顯示，其溫度敏感性降至約每攝氏度 0.3%。根據研究人員的說法，這比目前的行業基準低了 25%。曼徹斯特大學化學系的博士艾略特·南恩（Dr. Elliott Nunn）表示：「當您在高速下測試一個車輛時，根據其空氣動力學設計，它的加熱和冷卻會劇烈變化。
通過創建一種對這種熱不那麼敏感的壓力敏感塗料，我們得到了更接近於我們想要測量的東西。」
應用於高性能飛機設計
他補充道：「我們希望這能真正幫助設計下一代高性能及更可持續的飛機和航天器的工程師，通過更清晰的數據做出更明智的決策。」研究人員在一個截頭圓錐模型上測試了該塗料，該模型能夠生成複雜的氣流模式。模型被放置在一個超音速風洞中，空氣速度可以超過 Mach 5。在這些速度下，模型表面溫度可能會急劇變化。儘管存在這些變化，新塗料的壓力測量結果與計算機模擬結果非常接近。
該塗層還揭示了 Görtler 渦旋，這是沿著凹曲表面形成的螺旋形氣流結構。這些結構提供了有關緊貼表面移動的薄層空氣的資訊。研究人員表示，改善的壓力測量可能有助於開發更高效和更安全的飛機及航天器。他們計畫在更廣泛的溫度和流動條件下測試該塗層，以進一步評估其可靠性。相關結果已發表於《ACS 應用工程材料》期刊。
新型塗料對航空工程的影響
曼徹斯特大學的新型壓力敏感塗料在高速風洞測試中的應用，顯示出其對溫度變化的低敏感性，這對於航空航天工程至關重要。傳統塗料在高速度下會因為模型的加熱而影響測量準確性，這項新技術的突破將使工程師能夠獲得更可靠的數據，從而在設計高性能飛機和航天器時做出更明智的決策。隨著對該塗料的進一步測試，未來有望在更廣泛的應用中提升航空器的效率和安全性。