流體壁面剪應(yīng)力是最基本的流體力學(xué)參量之一，是研究邊界層流動(dòng)狀態(tài)的直接物理量，精細(xì)掌握與控制摩擦阻力最重要的依據(jù)，對物體表面進(jìn)行剪應(yīng)力測量，能夠掌握物體表面流場狀態(tài)，為外形、結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但由于剪應(yīng)力量值極小、動(dòng)態(tài)性高、被測流場極易受到干擾破壞，國內(nèi)外一直沒有形成有效測試手段更無專門工程化儀器，影響了相關(guān)科技工業(yè)發(fā)展和重大工程建設(shè)。

近日，西北工業(yè)大學(xué)空天微納系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)研制出世界首臺流體壁面剪應(yīng)力測試儀。該儀器在高性能微型敏感探頭技術(shù)、微弱信號抗干擾電測系統(tǒng)技術(shù)及復(fù)雜惡劣工作環(huán)境探頭封裝保護(hù)技術(shù)上為大型客機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、水下航行器外形設(shè)計(jì)及河口海岸工程提供有效測試數(shù)據(jù)支撐。

據(jù)悉，該測試儀充分利用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)高度集成、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性好的獨(dú)特優(yōu)勢，通過建立微加工工藝及測試規(guī)范，研發(fā)出柔性熱敏薄膜微傳感器和浮動(dòng)式剪應(yīng)力微傳感器兩類關(guān)鍵核心器件。儀器配備多通道探頭，能捕捉不同位置流場數(shù)據(jù)并進(jìn)行流動(dòng)狀態(tài)分析，成套流體壁面剪應(yīng)力測試儀器測量范圍0-60Pa，分辨率0.3Pa，精度5%，并具有對流場干擾小的優(yōu)點(diǎn)。

西北工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)與中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、中國商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、中航北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所、中國船舶科學(xué)研究中心、南京水利科學(xué)研究院展開研發(fā)合作，深度參與了這些單位的航空航天氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)、民機(jī)氣動(dòng)測試、水下航行器測試、河口海岸工程水動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)等。測試結(jié)果為C919、ARJ21等大型客機(jī)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)、水下航行器和等氣動(dòng)及水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持。經(jīng)過抗電磁干擾、抗振動(dòng)沖擊等一系列可靠性測試優(yōu)化，該儀器達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6587-2012（電子測量儀器通用規(guī)范）要求，能夠在復(fù)雜工作環(huán)境下保持正常工作。

目前，該團(tuán)隊(duì)已完成微傳感器探頭、儀器整機(jī)工程化制造與測試平臺，建成儀器生產(chǎn)所需的精密加工、裝配等工藝和可靠性質(zhì)量保障體系，預(yù)計(jì)3年內(nèi)，將達(dá)到年產(chǎn)整機(jī)150臺生產(chǎn)能力。