- 选题背景和意义：
航空发动机是飞机的动力来源，其涡轮叶片在高温燃气的冲击下高速旋转，是将热能转化为机械能的关键部件。随着现代技术的不断发展，现代飞机不断向高性能、高推重比发展，目前推重比达到9~10的第四代发动机的涡轮进口温度达到了1977K，预期未来第五代发动机推重比到12~15K时，涡轮叶片进口温度可达到2000~2250K：这意味着航空发动机的涡轮叶片前的温度将进一步提高，使得叶片本身收到的热腐蚀和高温氧化作用发生变化，叶片的工作环境更为恶劣。
长期在高温、高压、高负荷、高转速状态下工作的叶片，会导致热端部件的可靠工作寿命减少，材料强度降低导致热端材料蠕变甚至发生断裂，造成严重的后果。为了提高叶片的工作可靠性，延长其寿命，就必须准确测量、研究分析涡轮叶片的温度分布，建立其表面温度场，以便在叶片材料、冷却、结构、工艺、安装上采取有效的措施。
对于航空发动机涡轮叶片的温度测量，传统的接触式测温技术发展已经很成熟，但是其测温上限受到材料的限制，不适应航空发动机的不断发展。而且接触式测温一般只能测定被测物体和测温传感器达到热平衡后的温度，响应时间较长，温度快速变化时会对目标温度场的测量产生较大误差，并对涡轮叶片本身造成一定的影响
由于接触式测温会对涡轮叶片的结构产生破坏，对目标温度场分布造成一定的影响，加上航空发动机内部温度高，涡轮叶片高速转速等一系列测量条件，红外辐射测温技术在该种情况下得到了广泛的应用和重视。红外辐射测温能测量快速变化的温度场，能测量旋转物体，高速运动物体的表面温度；不会对目标温度场发生干扰；测温范围宽广，测量距离可远可近。这些特性使得红外辐射测温法是对一些旋转物体、高速运动物体或腐蚀性强的物体，在不方便接触测量的情况下的最佳选择。
在利用红外热像测温系统进行测温时，红外CCD测到的辐射强度会受被测表面的发射率、吸收率、大气透过率、大气发射率、背景温度、大气温度等因素的影响，直接影响了测温的准确程度。
本课题通过实验研究，排除涡轮叶片几何因素、非朗伯体性质及周围环境、燃气对叶片定向辐射度的影响，从而尽可能消除使用红外测温法测温的误差，使得航空发动机涡轮叶片的温度场测量尽量准确。
- 课题关键问题及难点：
红外辐射测温法以其响应速度快、测温范围广的特点得到广泛的应用，发射率是影响辐射测温精度的主要参数，使得红外辐射测温的测量结果受被测件发射率影响较大。实际物体中，不同物体、相同物体不同表面温度及表面状况的发射率是不同的。其只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件，取决于物质种类、表面温度和表面状况，
对于航空发动机涡轮叶片，其表面形状通常设计成扭曲的变截面曲面，形状复杂。因此，在进行叶片表面发射率的测量中，需要考虑叶片几何因素对定向辐射度的影响，通过后期修正消除这种影响才尽可能测出叶片的实际发射率。
同时由于叶片采用金属材料，本身是表面较为光滑的非朗伯体，并可认为是强反光体，它的定向辐射强度的在不同方向上是有变化的，不服从余弦定律。需要对红外辐射测温系统中的测温结果进行修正，否则将增大测温误差，甚至偏离其真实温度很远。
由于涡轮叶片是在高温高压的环境中工作，在实际测温过程中，测试环境千差万别，需要考虑周围环境气体对被测件辐射的吸收、透射和自身辐射，对由测距和大气吸收、透射引发的测温误差做出公式的修正。
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