胡文成，张宝华，王冬冬，窦义涛

（沈阳发动机设计研究所，沈阳 110015）

1 引言

航空发动机设计研制经常会遇到许多传统方法无法解决的测试问题。为此，美国的NASA、法国的 SNECMA、德国的 DLR和DASA，以及英国的Cranfield大学等，早在20世纪80年代，就开始了光学诊断技术在航空发动机等领域应用的研究，许多光学测试技术早已发展成熟，但由于种种原因而未能广泛应用。经过20多年的发展，现代激光诊断技术已经可以用于测量航空发动机内多种参数，如发动机进口流场温度、燃烧室内的雾化、射流掺混、燃烧产物浓度、气膜冷却效果、叶栅和扩压段的气流分离、激波宽度等，为发动机设计和故障诊断带来了极大便利，许多传统测量方法无法解决的问题得以顺利解决。

本文介绍了多种激光诊断技术在航空发动机测试中的应用。

2 激光测速诊断技术

2.1 激光粒子图像测速技术

激光粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术能够测量瞬态速度场，并可以把观测到的速度矢量描绘出来。其基本原理是利用脉冲激光将随流体运动的示踪粒子照亮，用CCD相机拍摄示踪粒子图像，通过图像处理得到示踪粒子的速度矢量。采用PIV技术可以对内燃机、燃气轮机进气道附近流场，垂直起飞飞机和直升机水平翼表面附近等瞬态流场进行测量。

PIV技术对光学畸变的影响很敏感，如观察窗的污染、光折射率的变化等都会使测量结果产生偏差。在测量燃烧室内流场的试验中，折射率变化带来的影响尤为重要，并且这种影响与燃烧室的尺寸、压力等因素有关，因此，PIV技术应用在燃烧室试验中有一定的局限性。……