复合材料热结构高温应变测量技术发展现状与途径

阎 君，王智勇，谭志勇

（1. 中国运载火箭技术研究院，北京，100076；2. 北京强度与环境研究所，北京，100076；3. 空间物理重点实验室，北京，100076）

0 引 言

复合材料具备高比强度、比模量和可设计性等优点以及优异的高温性能，是目前热结构的主流技术发展方向，已广泛应用于国外先进的新一代航空飞机、航天运载器的局部以及整体热结构[1]。图1给出了某航天器结构的表面温度分布以及适应于不同温度使用的材料类型，可以看出，迎风面大面积已达到1000 ℃左右，高温力热耦合使用环境是热结构的普遍特征。

图1 某航天器结构 Fig.1 Aircraft Structure

为确保热结构全寿命使用条件下的可靠性，解决复合材料性能分散性大、成型工艺复杂等难点，就必须在数值仿真分析的基础上，模拟真实高温使用环境进行地面考核试验[2]。因此，在热结构不断拓展服役温度范围的工程发展过程中，高温力学试验与测试的发展贯穿于技术发展的整个环节。而在各类试验中，获取热力环境参数以及热结构在高温下的响应参数（温度、应变、变形等），是试验最为重要的目的。伴随这一目的，形成适应专业技术发展和结构研制应用需求的完整试验测试能力体系，成为新型热结构研制与应用技术进步的重要标志之一。

参考美国等国家在以陶瓷基、碳基为代表的先进复合材料及其工程应用的发展过程中，面对热结构需求，由工业界、学术界、国家实验室等多部门联合开展了极端环境测试技术相关研究，主要涉及温度、热流、高温应变、加速度、变形等热力学参数。

高温下热结构应变参数是结构服役性能的重要表征，而受制于极端高温、环境与结构响应耦合等因素，高温应变存在测不到、测不准的瓶颈难点。图2给出了在X-37飞行产品设计过程中，针对承受重要载荷的控制舵开展的地面试验，通过高温应变测试有效支撑了结构研制[3,4]。相关的技术资料表明[5]，获取热承载结构在高温下的应变参数是优化结构设计、计算模型验证、结构强度评估面临的基础共性问题。

图2 国外在热结构研制中的高温应变需求与作用示意 Fig.2 Schematic Diagram of High Temperature Strain Demand and Function in Thermal Structure Development Abroad

高温应变测试技术本身随着铝合金、钛合金、高温合金钢等高温承力结构的使用有很多年的发展历史，为解决测温极限、热膨胀匹配、温度补偿等问题，形成了各种规格的高温电阻应变计；近30年快速发展的各类光纤传感技术如光纤光栅、法布里-珀罗干涉、分布式光纤传感等因光纤具有的耐高温、耐腐蚀、耐电磁干扰等优点为高温应变测试提供了新手段；而随着图像获取和图像处理技术的发展，各类非接触光学测试如数字图像相关、云纹法、激光剪切散斑干涉、敏感梯度相关等也为高温应变测试问题的解决提供了新的思路。不管是哪种方法，具体到测试需求和测试场景时，都需要面临测试对象、测试极限、测试环境、测试精度、数据处理、温度效应修正等问题，具有防热、承力一体化功能的热结构承受的载荷特性和各种试验的测试场景差异制约了多数测试技术的现场适用性，很多在实验室发展良好的测试技术在热结构应用时数据误差大到无法接受甚至极不合理的程度，对于大型复杂热结构高温应变测试仍然是急需解决的问题之一。

本文对高温应变测试技术进行系统梳理的基础上，对热结构研制应用中采用的不同技术途径进行了分析，总结了不足与差距，提出了本技术领域研究的后续发展思路与建议，为后续热结构试验获取有效测试数据提供参考，并支撑地面试验与测试技术体系的逐步完善。

1 研究现状

近些年围绕着复合材料热结构的研制和考核需求，研究人员主要在电阻应变、光纤传感为代表的接触式点测试和以数字图像相关为代表的非接触场测试方面开展了大量研究，取得了相关进展。

1.1 复合材料热结构高温应变测试的特点

复合材料热结构在作为航天产品的使用过程中需要承受高量级的气动热、气动力、惯性力、振动、气动噪声等综合作用，采用轻质化设计的同时需要满足高温承载的基本要求。根据载荷特征，热结构应变数据以提供用于评价高温静强度为主，某些情况也需要兼顾高温动强度，这也决定了对高温应变测试的基本需求是高温静应变。

热结构高温度场的时变特征和空间梯度分布特点使结构产生的应力是热应力和机械应力的复合，测试需要解决的是温度变化过程中应变测试问题，而非实验室材料测试中常见的稳态高温下的机械应力测试，其中温度变化引起的热膨胀变形需要从测试中剥离[6]。复合材料热结构较低量级的工作应变和材料自身的各向异性提高了高温应变测试精度的要求，也加大了测试难度。测试的主要难题可以归结为以下几点：

a）传感器及测试方法的耐高温适用性及环境适应性。测试对象的基本需求超过800 ℃，未来的需求参考美国NASA等资料可能达到1600 ℃以上，这就要求传感器或测试仪器本身满足这个基本测试耐温范围，高温下灵敏度稳定、测试量程满足要求。同时，测试方法还要适应地面试验的气动热模拟场景（如辐射热试验方法、电弧风洞等），对辐射热场、气流场、电磁干扰、背景光、空间干涉等带来的测试误差可控。若在飞行实际的试验测试时则还需要适应飞行耦合环境并满足仪器化、产品化要求；

b）传感器安装工艺的耐高温适用性以及高温下的应变传递特性。这一问题是接触式测试方法无法规避的问题，传感器需要与测试对象在高温下紧密结合且中间层稳定传递应变，即传感器安装后具有可检测的高温灵敏度，并且常常还要求测试工艺具有可操作性和稳定性。安装工艺目前以粘贴和喷涂为主，对其它各类增材测试方法如薄膜传感技术、激光增材技术等也有同样的要求。除此之外，考虑测试传感器预埋的智能结构还需要考虑结构制作工艺的适应性；

c）高温应变测试方法的温度补偿以及力热解耦方法。这是高温静应变测试中最终影响测试数据是否可用的关键问题，而这一点常常在试验初期被技术人员忽视。复杂热结构在实际使用时经历了从初始匀温场向复杂分布温度场快速变化的过程，各种测试方法均会随之产生测试信号输出。其中接触式测试方法输出是由于传感器、测试基体以及安装层（粘贴层或喷涂层）变温产生的热膨胀及其差异及传感器自身因温度变化等在输出端产生的输出信号，这部分信号与结构的应力无关，称之为热输出，在数据处理中必须消除和修正；非接触测试方法则主要是由于结构膨胀引起的信号输出，由于自由热膨胀不产生应力，在用于强度评估时也需要解耦该信号；

d）由于高温引起的热输出信号量级常常与工作应变相当甚至更高，这就反过来对测试技术本身提出了严格要求，如瞬态传热差异最小化、热膨胀匹配最优化、安装层易固化稳定、用于解耦的温度场测试精准以及用于温度修正的热输出试验测试规范等。

随着对于热结构服役使用要求和极限工作温度的不断提高，高温应变测试技术需要综合考虑上述因素、形成解决问题的可靠手段。

1.2 接触式高温应变测试技术的发展

以美国NASA为代表，在高温应变的测试技术发展上走在前列[4,5]，图3显示了NASA的高温应变测试技术的时间-发展历程：随着航天产品研制的需求， 20世纪60～90年代以高温电阻应变传感器为代表的电测法为主，2000年后即重点发展光纤应变测试技术。 图4显示了当面临热结构测试的需求时，NASA在2006年前后的技术状态和发展目标，即遇到了没有可用满足需求的电阻应变计以及电阻应变计在温度较高时安装和使用困难，由此开始发展新的基于石英光纤和蓝宝石光纤的应变测试技术。最新的资料表明，对于耐温1300 ℃的蓝宝石光纤传感器已经研制成功，并逐步获得应用。

图3 美国NASA高温应变测试技术发展 Fig.3 Development Diagram of NASA’s High Temperature Strain Testing Tchnology in USA

图4 NASA在2006年提出的高温应变技术现状与需求情况 Fig.4 Present Situation and Demand of High-temperature Strain Testing Technology Suggested by NASA in 2006

新的高温光纤测试技术选用非本征F-P干涉传感器进行高温静应变测试，其原理见图5。其中单模镀金光纤解决1000 ℃左右的应变测试，1000 ℃以上则采用蓝宝石光纤。光纤应变传感器的热输出主要是光纤与基体的热膨胀差异。由于在粘贴安装应变计过程中，传统粘贴工艺在安装胶固化时收缩龟裂容易导致安装失败，固化工艺复杂、成功率不高，传感器安装技术首选了热喷涂方案。NASA的热喷涂工艺主要包括表面处理、等离子喷涂打底和火焰喷涂安装应变传感器几个步骤，喷涂材料使用氧化铝。图6是应用光纤应变传感器在X-37B热结构的热力复合试验上开展的测试应用。

图5 新型高温光纤EFPI应变测试原理 Fig.5 Principle of Strain Measurement of New Type Optical Fiber EFPI at High Temperature

图6 X-37B热结构的EFPI高温应变测试应用 Fig.6 Application of Optical Fiber EFPI Strain Measurement for X-37B Aircraft’s Thermal Structure

作为相关技术，国外近年在光纤光栅方面也有较大进展。在NASA资助下，美国依托高校成功研制耐温1600 ℃的蓝宝石光纤光栅，而欧洲以德国莱布尼兹光子技术研究所为代表，成功研制耐温1550 ℃的蓝宝石光纤光栅。由于光栅具有非常强的温度效应（比应变大几十倍），因此主要用于温度测试，基本无法实现应变测试。另外近年形成的基于散射原理的各种分布式光纤测试技术，也是另一个发展热点，在高温下同样存在强温度效应，在高温应变测试中受到多因素制约，温度应用极限无法满足热结构需求。

近几年针对热结构高温服役的验证考核需求，中国相关单位相继对极端高温环境下的应变测试方面做了一些尝试。在传统的电阻应变测试方面，重点解决热结构表面的安装工艺，但实测数据效果不理想，距提取出有效的应力应变还有距离，而且极限应用温度受限于国外的商用传感器。

中国光纤传感高温测试技术方面目前主要的研究方向包括EFPI、FBG、分布式光纤等，多处于基本传感原理研究阶段，涉及的温度多在较低的温区。由于温度越高、相应的难度越大、研究成本越高，且成果应用的范围越小，因此这些研究尚缺乏与工程应用的紧密结合，对实际热结构表面的安装工艺、温度效应补偿、应力应变提取等问题涉及较少。距离满足新型热结构考核测试手段还有很远的探索距离。

1.3 非接触式高温应变测试技术的发展

受限于测试场景的制约，如环境振动、气流扰动等，导致多数干涉类非接触光学测试方法的发展停留在理想的实验室场景内。而数字图像相关方法的一种非干涉测量技术，由于其较强的环境适应性，近年在高温测试领域得到很大的发展。数字图像变形场测量是通过相关匹配算法追踪变形前后每个计算子区的位置变化来计算各点的位移和应变，与接触式的点测量方式相比，有全场和非接触测量的优势[7]。

国内外学者均已对高温环境下数字图像相关测试方法的适用性问题进行了大量研究，包括：高温散斑制作方法、高分辨率和高对比度图像采集方法、计算精度分析方法、误差分析标准化方法等。但对于极端复杂场景和环境下的热结构测试研究较为欠缺。

在热结构的测试应用方面，2015年，美国NASA格莱登研究中心将数字图像相关测试方法应用于C/SiC试样高温试验，采用激光加热，温度达1300 ℃，成功获取了高温环境下试样表面的变形场。X-37B的相关研究资料显示，采用非接触光学测试方法实现了超过1400 ℃的温度场和应变场测试。

为了解决高温散斑制作问题，一些国内外学者采用耐高温的商业化成品喷漆或等离子喷涂耐高温陶瓷材料等技术，目前可以制作出能够耐受2600 ℃的高温散斑。为了解决热气流使图像产生畸变的问题，采用空气刀或者充保护气的方法，使热对流引起的误差控制在DIC方法应变测试方法可接受的约200με范围内。针对试验件的热辐射会严重影响相机的成像质量问题，研究提出了采用蓝光或紫光照明并通过光学滤镜减弱热辐射的影响，或使用紫外线相机的手段，使得数字图像相关方法能够应用于高达1500 ℃温度范围的变形场测试。图7为DIC应用于复合材料性能测试的现场。

图7 采用DIC技术进行复合材料高温力学性能测试现场 Fig.7 Using DIC to Test the Mechanical Properties of Composite Materials at High-temperature

通过光学非接触全场测量可以得到热力耦合变形场（通常为位移场、应变场等），这些变形场往往是由机械载荷与热载荷共同引起的，如何定量表征和解耦材料的热力耦合变形场，实现应力场与温度场的解耦，是热结构高温应变需要关注和解决的问题。对此，国内外学者已经开始探索数字图像相关方法与红外热像相结合，或者利用彩色相机分光谱实现温度应变测试的方法[8,9]。然而这些测温方法的精度不高，在分离热膨胀变形计算中会引入较大误差，还不能满足热结构对于陶瓷基复合材料本身热应变量级较小的高精度应变测量需求。近年来有研究者进一步尝试把多波段红外测温、激光诱导磷光测温等高精度测温方法引入，与数字图像相关测试方法相结合，寻求发展高精度温度场应变场同步测试技术。同时，为解决多相机同步测量引入的误差、以及多相机坐标变换等额外工作量和准备时间的问题，也在尝试发展用单个相机进行温度场、变形场及应变场的测试技术。

对于工程应用中大型复杂外形热结构的考核试验，除了解决环境适用性问题外，还面临着辐射加热器包围遮挡、成像测试角度不佳等问题[10]，对此需要结合耐高温传像、单相机三维成像技术等，发展出一种特殊场景下的专用设备，能够同时解决遮挡、成像角度以及相机参数固定无需标定等各种提升数字图像相关方法工程试验现场适用性的问题。

2 在复合材料热结构研制中的高温应变技术进展

随着高温承载复合材料的不断发展，围绕地面大型复合材料热结构试验测试，中国分别在接触测试和非接触测试方向上开展了相关研究。

2.1 高温电阻应变片测试技术的应用探索

为了实现温度补偿或降低热输出量级，国外发展出了自带补偿的双片应变计，并且已经商业化，最高标称温度超过815 ℃，中国在高温电阻应变计的发展上则相对落后，主要聚焦于在复合材料上粘贴与喷涂安装工艺的研究。数据修正以稳态热输出为主，对于快速变温的瞬态热输出目前暂较少涉及，数据评价方面包括了安装后的热输出、灵敏度分散性、一致性等。

除了前宗主国英国之外，美国是这一时期缅甸着重交好与倚重的大国。1950年9月13日，美缅签署经济合作协定，美方向缅甸提供首批1000万美元的援助。1952年，根据三家美国咨询、工程公司的设计、规划，缅甸政府提出建设福利国家的目标，数百名美国顾问进驻缅甸，帮助其实施这一“具有划时代意义的综合经济发展计划”。 [31]美国还向缅甸提供10艘海岸警卫队退役快艇用于内陆水域巡逻。但总体来说，美国对缅甸的经济、军事援助与缅甸人的预期也相差甚远。

通过实际测试试验得出：高温电阻应变计采用金属丝栅敏感应变，较复合材料热结构材料线膨胀系数高一个数量级，加上金属热阻效应，导致多次尝试时高温电阻应变计在热结构上的温度效应均比真实值应变大一个数量级，这将严重影响最终真实数据的品质。综合考虑材料、工艺等因素可知，采用高温电阻式应变计在接近复合材料使用温度时虽然能够获取数据，但数据分散性过大，通常热输出分散性会达到等同于工作应变大小，因此在热结构实际试验的多点单次使用、不能实现每个单点多次标定的情况下，无法用于进一步数据分析。高温电阻应变计目前已实现的有效测试温度范围还远不能满足复合材料热结构测试需求。

2.2 高温光纤传感器技术的研究进展

不同原理的光纤应变传感器在高温应用时特性有很大差异，FBG应变传感器技术最成熟，但温度敏感性比应变敏感性高一个数量级，为了实现高温应变测试，可以采用双光栅、参考光栅等解耦方案来分离温度和应变，但实际工程中热结构往往存在温度的空间、时间变化，容易导致传感器之间出现温度偏差，从而导致解耦过程中引入了更大的测试误差。采用F-P腔干涉原理的应变传感器，温度和应变的敏感性在一个数量级上，相对来说降低了温度、应变分离的难度。而受材质耐温所限，聚酰亚胺光纤制作的传感器，其使用温度最高不超过500 ℃；镀金石英光纤制作的传感器一般不超过900 ℃。蓝宝石光纤制作的传感器，其可用温度最高，理论上可实现1800 ℃测试。

可以看出，使用耐高温光纤研制EFPI高温应变传感器解决热结构高温应变测量具有非常高的可行性。在热结构上基于EFPI光纤应变传感器与其它使用比较广泛的电阻应变和FBG光纤光栅等接触式应变测试方法相比，具有热输出效应小、应变信息易准确提取的优势。因此可以考虑采用非本征法布里-珀罗干涉（EFPI）和光纤光栅（FBG）相复合的原理实现温度、应变一体化传感；采用临时封装结构以保证传感器的质量一致性并优化传感器的热响应，从而保证快速变温时的测试精度。通过粘贴和喷涂工艺的适当参数优化以实现复合材料热结构表面的安装。

根据光纤材质和微加工工艺及传光特性的差异，目前已研制成功超过800 ℃耐温极限高温光纤应变传感器[11]。由于纯蓝宝石光纤传感技术受部分关键技术制约距形成工程可用的传感器还有一定差距。

为了在复合材料热结构表面上实现传感器的可靠安装，通过数据分散性研究试验，在不断的试验中改进了优化传感器形式、安装工艺、测试工艺[12]。获得的试验件热输出实测数据和高温灵敏度表明可初步满足工程测试的精度要求。

图8为镀金石英光纤EFPI/FBG复合传感器。

图8 镀金石英光纤EFPI/FBG复合传感器 Fig.8 The EFPI/FBG Mixed Sensor Using by Gold-coated Silica Optical Fibre

2.3 高温光纤预埋技术的尝试

为解决应变片、传感器等在结构表面粘贴、安装以及结构表面走线受到的制约，通过光纤应变传感器在复合材料中的预埋实现结构应力识别和健康监测也是一个重要的研究方向[13,14]。通过多种工艺途径进行了石英光纤传感器在陶瓷基复合材料内部预埋技术、以及预埋性能分析评价研究。提出的研究技术途径如图9所示。

图9 高温光纤在陶瓷基复合材料中预埋的研究途径 Fig.9 Research Approach of High-temperature Optical Fiber Embedded in Ceramic Matrix Composite Materials

采用多种填料将光纤包埋，填料的固化通过热处理或热烧结工艺。研究结果表明，高温胶预埋集成和聚合物陶瓷前驱体预埋的两种技术途径效果较好。选择普通的石英光纤以及光子晶体光纤，经高温固化后光纤均完好地包埋到复合材料涂层内部，而且光纤仍保持良好的柔韧性。

采用高温胶预埋和聚合物陶瓷前驱体预埋都具有固化温度低，便于现场施工，光纤导通率高，对光纤性能影响小的优点，但后续还要进一步解决预埋之后光纤脆性增加、提高与复合材料之间的有效结合性能、保证光纤的毛细管传感器在预埋环境下可正常工作等难点。并进一步开发具有低温快速固化、高粘结强度的新型集成填料。

2.4 高温数字图像相关测试技术研究进展

为适应大型复杂热结构试验考核的苛刻环境，对于高温环境下表面载体的制作和高温热辐射干扰问题在高温热结构测量中已经有了较成熟的处理方法，能够应对以辐射加热或风洞试验为基础的地面热结构试验需求。

工程上采用耐高温的商业化成品喷漆和涂层，制作适用于1200 ℃的耐高温涂层散斑；采用等离子喷涂的方法将氧化铝陶瓷喷涂在热结构试件表面，制成可耐温1600 ℃的高温散斑；为了方便控制散斑质量，采用了标准散斑制作方法，降低了人员操作水平差异带来的测试误差[15]，图10为制备得到的高质量的高温随机散斑。

图10 在热结构表面制备获得的高质量高温随机散斑 Fig.10 High-temperature Random Speckles with High-quality Prepared on the Surface of Thermal Structure

为应对辐射加热器的外形面包围、表面遮挡等问题挑战，采用了防隔热一体小型化的DIC测试设备和技术，表明具有较好的适用性。而采用从结构内部进行局部承力区域测量的方案，可实现热结构表面的薄壁蒙皮以及结构内部复杂应力区的测量。

在航空、航天产品的应用中，作为试验考核对象的热结构一般都表现出随时间变化的空间非均匀温度场。对此基于红外热像仪和数字图像相关方法相结合的TDIC方法，已能够实现非均温场和应变场的同步耦合测试、并且获得了典型结构应用。从研究得到的解耦关系看，温度场测试的准确性将直接关系到应变/温度解耦的准确性，试验应用中由于背景红外（加热装置等造成）、结构表面红外反射以及结构表面发射率变化等，造成了一定的温度测试偏差。因此还需要对与数字图像相关方法紧密耦合的精确温度场/应变场测试方法进行更深入的研究，进一步提升测试精度仍然非常必要。

3 对后续研究的思考

最新发展形成的接触式高温光纤、非接触式数字图像相关的两类高温应变测试技术已经成功获得工程应用，但从温度适用极限、测试精度、数据获取率以及应对复杂场景等方面仍需要进一步针对实际需求开展后续研究。

未来这方面的技术发展首先仍然是提升测温适用极限，以满足目前的试验测试需求并应对未来的进一步发展。以美国NASA为代表，航空航天产品的热结构研制中对高温应变测试提出的需求定为1600 ℃。因此有必要继续发展高温光纤应变传感和非接触光学测试技术，为复合材料热结构的研制、应用和考核提供技术基础支撑。中国对于蓝宝石光纤传感研究目前已有了一定的基础，这方面需重点关注包括蓝宝石光纤的微加工工艺、多模信号的解调处理、模式降阶的方法、无光损失的包层处理等关键问题，同时还需要突破传感器结构设计、高温区光纤引纤处理、高温匹配安装工艺等技术，才能有望发展出适用于大型尺寸热结构和复杂外形工程现场的蓝宝石光纤传感技术，达到接近于1600～1800 ℃的测试极限。而对于非接触光学测试，则需要根据热结构材料表面特性解决更高温度的散斑制备、研制发展出能够适用更高环境温度的主动照明及图像采集技术，并研究发展基于各类先进光学的温度场/应变场耦合测试技术，建立准确的温度场、应变场测试与解耦方法，最终实现不低于热结构表面极限温度的测试。

其次，基于地面试验新型光学测试技术发展的基础，结合飞行试验气动力、气动热以及热结构响应的测试需求，发展形成先进温度、变形、应变测试的成套装备。目前主要是满足地面试验与测试，随着飞行试验要获取更多响应参数以及载荷获取、健康监测的需求，可以考虑把地面已经趋于成熟的新型测试技术推广向飞行试验。对此需要关注并解决的问题包括：发展小型化的复合解调技术和设备，以及发展多参数（如压力、加速度、分布温度、热流等）的光纤测量传感器，逐步形成完善的、适用于航天结构力热载荷和响应测试的光纤传感装备。而在具体技术途径上要发展小畸变的高温传像技术，研制多物理量一体化非接触光学测试设备，以及多信号大容量图像采集、传输、存储、解算、处理技术，形成适用于航天结构整体或局部温度场、变形场、应变场的测试装备。

最后，除新一代航空、航天产品的应用范围外，船舶、核电等行业也面临着高温热结构的研制难题，目前这些行业也已经开展了基于光纤和光测的应变、温度、压力、振动等测试研究项目，虽然测试目的和面临的测试环境有所差异，但与航空、航天热结构测试的核心技术有很多互通之处，对此可密切关注的技术发展、集中力量形成合力，有利于瓶颈难题的突破。

4 结束语

伴随着航空、航天产品的不断发展，复合材料热结构研制面临着新材料、新工艺、新的设计理念等问题，其力学行为的复杂性，特别是高温下耦合热应力和机械应力后的强度特性，使得热结构的地面试验验证十分困难。在模拟高温环境的考核试验中，结构测试参数获取的重要性不言而喻。缺乏高温应变测试数据的瓶颈难点也明显制约了热结构的可靠性评价及优化改进设计。

高温应变测试技术主要可区分为传统的应变片电测方法、新型的高温光纤传感器及非接触数字图像相关测试技术。其中接触式高温光纤按照与热结构的联结形式不同，又可区分为表面粘接/喷涂安装和内部预埋安装。

本文系统总结了这些研究目前获得的成果、存在的难点以及后续进一步发展的技术途径。研究结果表明，传统的应变片电测方法用在以陶瓷基复合材料为代表的热结构上，表现出安装工艺差、数据误差大、耐温度极限受局限等问题，必须通过发展新型测试技术解决热结构高温应变测试问题。而新型的接触式光纤传感和非接触式光学测试两种方法互相补充，共同提供了一条可行的问题解决途径。

要满足热结构服役极限温度考核、优化设计减重等不断提高的急迫需求，高温应变需要解决的技术问题还很多。对此，在通过设计、试验等工程单位与高等院校基础研究单位联合、开展系统性自主研发并聚焦于核心难点的突破，将有望使高温应变技术水平跨上一个新的台阶，对满足复合材料热结构测试起到有力的技术支撑。