Новый высокоточный температурный датчик, разработанный в Кембриджском университете, позволит сэкономить миллионы долларов, затрачиваемые на техническое обслуживание и топливо, а также продлит срок службы реактивных двигателей, ядерных реакторов и больших газотурбинных двигателей.
Устройство позволит улучшить эффективность, управляемость и безопасность эксплуатации высокотемпературных двигателей. Минимизация отклонений показаний устройства предотвратит отображение неверных данных о температуре двигателя, что увеличит срок службы его деталей.
В новом термоэлементе удалось сократить отклонение на 80% при температуре 1200 градусов, и на 90% при температуре 1300 градусов. Благодаря этому срок службы двигателей теоретически можно продлить вдвое.
Как правило, чем сильнее разогревается реактивный двигатель, тем больше энергии он генерирует. Однако чрезвычайно важно следить за его температурой, поскольку слишком высокая температура представляет угрозу деталям двигателя. При том, что современные реактивные двигатели часто работают при температуре 1500 градусов, незафиксированный перегрев всего на 10 градусов может привести к выходу устройства из строя – отклонения показаний термодатчиков становятся критическими уже при температурах от 1000 градусов. В связи с этим датчики размещаются не в самой горячей части двигателя, а температура экстраполируется за счет «подгонки» данных. Новый тип датчиков характеризуется повышенной термостойкостью. Таким образом, их можно размещать ближе к наиболее горячей точке двигателя, что сделает их гораздо точнее.
В своем простейшем виде такой датчик представляет собой термопару, состоящую из двух оголенных проводов из двух разных металлов, соединенных на концах (на изображении). Определение температуры осуществляется на основании данных о напряжении между проводниками, измеряемом подключенным к цепи вольтметром. Такие термодатчики не годятся для использования в высокотемпературных двигателях, поскольку провода окисляются при 800 градусах и выше. В 70-х годах было предложено противоокислительное покрытие, однако при температуре от 1000 градусов уже само покрытие становится причиной значительных отклонений показателей.
Английские ученые создали термопару, которая не окисляется и в которой минимизировано влияние покрытия на провода. Внешняя стенка проводников состоит из обычного неокисляемого никелевого сплава, а внутренняя стенка – из другого никелевого сплава, на который не влияет неокисляемая оболочка. Такая конструкция позволит преодолеть ограничение в 1000 градусов.
Также существуют термостойкие термопары на основе платины, однако высокая стоимость значительно ограничивает их использование.
