Precyzyjne monitorowanie stanu silników samolotowych
Wydajność turbin gazowych zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury gazu, co pozwala na znaczne zmniejszenie zużycia paliwa i obniżenie emisji dwutlenku węgla. W tym celu części silnika są chronione za pomocą powłok termoizolacyjnych (TBC). Te ceramiczne materiały mogą wytrzymać wysokie temperatury i minimalizują przechodzenie ciepła do podłoża. Unijny projekt STARGATE (Sensors towards advanced monitoring and control of gas turbine engines) został uruchomiony w celu opracowania technologii potrzebnej do przeprowadzania pomiarów krytycznych parametrów warstw termoizolacyjnych w temperaturze do 1600°C. W ciągu trzech lat realizacji projektu badacze przezwyciężyli trudności związane z ograniczeniami istniejących czujników. Opracowano między innymi termometr podczerwieni. W przeciwieństwie do obecnie stosowanych termometrów krótkich fali podczerwieni, nowy przyrząd jest szczególnie przydatny do bezdotykowych pomiarów temperatury na powierzchni powłok termicznych. Ceramika jest półprzezroczysta w obszarze bliskiej podczerwieni spektrum elektromagnetycznego, w przeciwieństwie do zakresu dalekiej podczerwieni. Ponadto uczestnicy projektu STARGATE zaprojektowali i sprawdzili w praktyce pirometr wysokich temperatur, którym można mierzyć termofizyczne właściwości powłok termoizolacyjnych. W szczególności możliwe jest mierzenie zdolności przewodzenia powłoki i poziom emisji jej powierzchni na miejscu podczas pracy turbin. Co ważne, w celu optymalizacji wydajności pracy turbin można by użyć wartości, które mają w tym przypadku znaczenie. Technologia STARGATE ma się przyczynić do ulepszenia nowej generacji ekologicznych i wydajnych silników samolotowych. Aktualnie turbiny gazowe obsługiwane są w ramach marginesu bezpieczeństwa, chroniąc w ten sposób części przed mechanicznym uszkodzeniem, gdyż pomiary dla kluczowych parametrów są niepewne. Jednak dzięki nowej technologii czujników turbiny będą mogły pracować aż do wartości górnej granicy operacyjnej.
Słowa kluczowe
Monitorowanie stanu, silniki lotnicze, czujniki, pomiary temperatury, STARGATE
