航空領域的“耐寒考驗”：超低溫試驗箱的應用

    航空航天事業的蓬勃發展對航空材料提出了嚴苛的性能要求。在超低溫環境下，飛行器面臨諸如結構脆化、材料性能劣化等諸多風險，因此模擬低溫條件對航空材料進行測試很重要。超低溫試驗箱憑借其能迅速達到極低溫度的特性，成為航空材料耐寒性能研究不可或缺的工具。

01制冷原理

    制冷原理超低溫試驗箱利用液氮的相變特性實現制冷。液氮在標準大氣壓下沸點極低，約為 - 190℃。當液氮從儲存容器被引入試驗箱時，由于試驗箱內部溫度高于液氮沸點，液氮迅速吸收熱量并汽化成氮氣。這個相變過程需要大量吸熱，從而高效地降低試驗箱內的溫度。通過控制液氮的流量，可調節箱內的低溫環境，滿足不同航空材料測試對溫度的需求。

    超低溫試驗箱箱門配備特制的密封膠條和鎖閉裝置，確保氣密隔熱效果，在試驗過程中避免因冷量泄漏導致溫度波動，保障測試環境的穩定性。

02應用領域

一、材料性能測試

1.金屬材料：航空發動機的葉片、機身框架等部件多采用高性能金屬材料。超低溫試驗箱能夠模擬低溫環境，例如，在 -190℃左右的超低溫下，檢測金屬材料的韌性和強度變化。許多金屬在低溫下會出現韌性下降的情況，即所謂的冷脆現象。

2.復合材料：現代航空航天飛行器大量使用復合材料。這些材料在低溫下的性能變化對飛行器的性能很重要。超低溫試驗箱可以模擬高空的低溫環境，測試復合材料的熱膨脹系數、層間剪切強度等性能。在低溫下，復合材料的熱膨脹系數減小，不同材料層之間可能會由于收縮程度不同而產生內應力，通過試驗箱模擬低溫環境，能夠檢測復合材料是否會因此出現分層、開裂等問題。

二、發動機性能測試

    航空發動機是飛機的重要部件，其性能在低溫環境下會受到顯著影響。通過在超低溫環境下對發動機進行測試，可以優化發動機的啟動程序等參數，提高發動機在低溫環境下的可靠性和性能。