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6月19日，普惠公司（Pratt ＆ Whitney）和弗吉尼亞理工大學(xué)（Virginia Tech）宣布成功演示了一項(xiàng)開創(chuàng)性的新技術(shù)，該技術(shù)可以使用激光來計(jì)算推力，從而實(shí)現(xiàn)對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)關(guān)鍵參數(shù)（包括速度、溫度和密度）的高精度、高保真測量。

據(jù)悉，這種新的光學(xué)儀器技術(shù)被稱為“過濾瑞利散射推力測量”（FRST），該裝置可以投射一“片”激光穿過入口和排氣的整個平面區(qū)域。與傳統(tǒng)的傳感器和探針相比，它具有顯著的優(yōu)勢——能夠支持更高效的發(fā)動機(jī)核心技術(shù)的開發(fā)，并且由于其高保真度的測量能力，還可以檢測飛行中的非二氧化碳顆粒排放。

最近，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在弗吉尼亞理工大學(xué)Pratt Whitney卓越中心的測試發(fā)動機(jī)上成功演示了這種濾過瑞利散射推力測量（FRST）技術(shù)，它有望幫助研究人員們獲得更豐富、更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

普惠公司工程與技術(shù)高級副總裁Geoff Hunt表示：“使用激光和光學(xué)傳感器的能力，代表了發(fā)動機(jī)儀表技術(shù)向前邁出的重要一步，也是弗吉尼亞理工大學(xué)普惠卓越中心長期合作的證明。FRST為測量一系列發(fā)動機(jī)指標(biāo)提供了一種侵入性更小、成本效益更高的方法。我們看到了FRST在推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)技術(shù)方面令人興奮的潛力，特別是涉及更小、更高效的發(fā)動機(jī)核心，這是我們下一代軍用和可持續(xù)商業(yè)發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵。”

這項(xiàng)FRST技術(shù)目前正在申請專利，利用的是瑞利散射原理。它利用紫外線光譜，并依靠空氣分子經(jīng)過激光照射區(qū)域時(shí)散射回來的光，從而提供有關(guān)氣體流場的信息，最終就可以精確地推導(dǎo)出推力。

他們從瑞利散射中得到的信號，將所有關(guān)于速度、溫度和密度的信息轉(zhuǎn)化成為了光譜的形式。來自高功率激光器的光，會通過光纖電纜系統(tǒng)傳輸?shù)接邢薜倪M(jìn)口或出口。安裝在進(jìn)氣道或排氣管周圍的凹口過濾器傳感器也能將反射光傳送回遠(yuǎn)程安裝在機(jī)艙內(nèi)的攝像頭。這些散射會被高性能攝像機(jī)記錄下來，并“過濾”了信號中的破壞。然后，來自相機(jī)的光學(xué)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)教幚砥鬟M(jìn)行光譜分析。

放在以往，傳統(tǒng)傳感器和探頭是很難安裝的，并且會導(dǎo)致氣流堵塞（只能測量氣體路徑中離散部分的流量），特別是在空間有限的小型發(fā)動機(jī)核心上。而有了FRST光學(xué)儀器，工程團(tuán)隊(duì)將有望省掉傳統(tǒng)傳感器和探頭。

此外，F(xiàn)RST還提供了測量非二氧化碳顆粒排放的優(yōu)勢，這可能有助于整個行業(yè)了解并減輕這些氣體排放對環(huán)境的影響，特別是在“尾跡”形成方面。

弗吉尼亞理工大學(xué)航空航天工程教授Todd Lowe表示：“雖然瑞利散射的原理為世人所了解已有幾個世紀(jì)之久，但普惠公司和弗吉尼亞理工大學(xué)的工程師們利用在計(jì)算能力、激光和相機(jī)技術(shù)方面的最新進(jìn)步，首次成功地將其應(yīng)用于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)上。隨著我們致力于推進(jìn)FRST的飛行演示，我們預(yù)計(jì)該技術(shù)將在飛機(jī)發(fā)動機(jī)的開發(fā)和認(rèn)證中帶來其他應(yīng)用?！?/p>

普惠公司和弗吉尼亞理工大學(xué)在推進(jìn)技術(shù)開發(fā)方面有著長期的合作，重點(diǎn)是先進(jìn)儀器。雙方的聯(lián)合研究小組在弗吉尼亞理工大學(xué)的小型商務(wù)噴氣發(fā)動機(jī)上（包括霍尼韋爾TFE731和普惠加拿大PW300）成功地使用FRST光學(xué)技術(shù)測量了發(fā)動機(jī)推力，并獲得了與傳統(tǒng)傳感器和探針相近的精度。目前該團(tuán)隊(duì)正致力于對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行飛行開發(fā)測試。

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