Термокраска — это суспензия термочувствительных соединений, наполнителей, связующих и растворителей, которая после нанесения на любую твёрдую поверхность засыхает в виде тонкого слоя и способна изменять свой цвет при определённой температуре, называемой температурой перехода. Проще говоря, это краска, сложная по своему химическому составу, которая при нагревании приобретает разные цвета.

В ЦИАМе используют многопереходные термокраски, чувствительные к большому количеству температур.

Термокраски широко используются при исследовании температурных полей частей двигателя, поскольку в своём круге задач они очень экономичны и удобны, к тому же имеют ряд преимуществ по сравнению с другими средствами измерения: широкие температурные пределы, неограниченное число точек измерения, отсутствие искажений, связанных с установкой температурных датчиков, сохранение картины распределения температур после охлаждения, возможность измерить температуру труднодоступных поверхностей любой формы. Однако нужно иметь в виду, что термокраски пригодны не для всех задач, поскольку они измеряют лишь максимальное значение температуры. Заявленная точность измерения с их использованием составляет 6 °С, осмотр поверхности возможен только после её охлаждения, а получение результатов — после расшифровки с использованием специального программного комплекса.

Результаты эксперимента можно получить, лишь имея цифровое изображение исследуемой поверхности с термоиндикаторным покрытием, уже «раскрашенным» в разные цвета. Стандартно для получения этих изображений использовался цифровой фотоаппарат, однако такая съёмка имела существенные недостатки: фотографирование было возможно только после разборки двигателя (довольно дорогостоящая процедура, которая, к тому же, значительно увеличивает время проведения эксперимента), невозможна съёмка труднодоступных поверхностей. Для преодоления этих ограничений было решено рассмотреть имеющиеся виды неразрушающего контроля, в частности, использование видеоэндоскопов как инструментов для съёмки поверхности. Целью моей дипломной работы было «внедрить» видеоэндоскоп Olympus IPLEX FX в имеющийся метод работы с термокрасками, то есть научиться с ним обращаться, провести ряд испытаний по съёмке, сделать выводы о целесообразности его использования в таких процедурах. Оказалось, что с помощью этого эндоскопа можно получить очень качественные изображения поверхности, не сильно уступающие фотографиям (тем не менее, для получения точных данных о погрешности измерения температур перехода при такой съёмке процедуру, конечно, нужно будет аттестовать), а в съёмке труднодоступных мест эндоскопу действительно нет равных.

Существенная проблема, ограничивающая использование эндоскопов — это сильная загрязнённость поверхности после эксперимента. Порой элементы камер сгорания и турбин после запуска двигателя приходят настолько запачканные копотью, маслом и ржавчиной, что поверхность приобретает равномерно-коричневый цвет (какие уж там цветовые переходы), а на ручную очистку уходит не один час. С помощью некоторых комплектующих IPLEX FX, конечно, можно успешно удалить небольшие загрязнения, но с серьёзными он не справится.

На данный момент у нас в отделе разрабатывается программное обеспечение для качественной сшивки фотографий, получаемых с помощью эндоскопа и фотоаппарата, в панорамное изображение развёртки поверхности. С такими технологиями можно пробовать применять видеоэндоскоп в реальных экспериментах.

Прямо сейчас я занимаюсь калибровкой термокраски, то есть определяю температуры для всех цветовых переходов. Для этого краску наносят на пластину с припаянными к ней термопарами, нагревают до тех пор, пока не проявится цветовой переход, выдерживают температуру определённое время и снимают показания термопар. После охлаждения можно определить координаты перехода и найти температуру. Процедура повторяется до тех пор, пока не наберётся достоверная статистика. Звучит, наверное, занимательно, но на практике это — огромное количество аккуратных измерений, довольно длительный и монотонный процесс. Тем не менее, мне очень нравится видеть результаты своей работы, к тому же, и здесь не обходится без творчества: мы с моим научным консультантом, Мирной Маей Роальдовной, пробуем заменить ручное измерение координат перехода на компьютерную обработку, скорее всего, у нас получится модернизировать процедуру калибровки и сделать её точнее.

Вот вам моя научная работа как на ладони: практически никакого программирования и расчётов, зато очень много экспериментов, творчества и работы руками. Кому-то это может показаться скучным или слишком простым, а мне — как раз по душе. ✈