航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括我国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。进一步，综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括中国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

二聚酸抗磨剂对航空煤油润滑性的影响

作者： 张雁玲   王姝凡   王宜迪   杨卫亚   李澜鹏   曹长海   来源： 中国油脂 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   磨痕直径   润滑性   二聚酸  

描述： 为考察二聚酸抗磨剂对加氢精制航空煤油润滑性的改善作用，同时验证不同二聚酸抗磨剂的改善效果，分别采用桐油、棉籽油及妥尔油酸为原料进行了二聚酸的合成与精制，利用液相色谱仪、红外光谱仪、核磁共振波谱仪等验证了桐油基、棉籽油基及妥尔油酸基二聚酸的分子结构，采用球柱润滑性评定仪(BOCLE)法和高频往复试验机(HFRR)法考察了3种不同原料来源的二聚酸对航空煤油润滑性的改善作用，用显微镜分析试验球的磨痕形貌，并提出抗磨机制。结果表明：随着二聚酸添加量的不断增大，磨痕直径、表面划痕及深度不断减小；在BOCLE法中，当二聚酸添加量为20 mg/L时，3种二聚酸均可使航空煤油润滑性磨痕直径从0.92 mm降到0.65 mm以下，满足GB 6537—2018《3号喷气燃料》要求；在HFRR法中，当二聚酸添加量为50 mg/L时，3种二聚酸均可使润滑性磨痕直径降到550μm以下，平均摩擦系数降到0.265以下，平均成膜率达到24%以上，且平均摩擦系数和平均成膜率的变化规律与二聚酸对航空煤油润滑性改善规律一致；制备的二聚酸均具有长碳链和羧基官能团，羧基通过强电负性吸附在金属表面，羧基之间的氢键以及非极性端通过范德华力等使二聚酸分子形成平行分子簇，进而在金属表面形成有效的润滑膜，阻止两摩擦副之间发生直接接触与摩擦。综上，3种二聚酸的润滑能力相当，均显示出良好的润滑性能。

CO/CO2一步法制备航空煤油的研究进展

作者： 马立莉   朱丽娜   王玉如   张志翔   苑慧敏   徐显明   来源： 化学通报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   一氧化碳   催化剂   二氧化碳  

描述： CO/CO2一步法制备航空煤油技术是石油基航空煤油重要的替代手段之一。综述了近五年CO/CO2一步法制备航空煤油用双功能催化剂的研究进展，重点总结了活性相、载体和助剂对催化性能的影响，详细阐述了活性相粒径和种类、载体酸性和孔道结构、助剂种类对转化率和航空煤油组分C8～C16选择性的影响。双功能催化剂中活性相、载体和助剂之间的精密配合，才能实现CO/CO2高效转化成航空煤油。

镓铟锡合金—航空煤油U型套管换热器的传热特性研究

作者： 刘彭华   鲍泽威   王仁婷   来源： 化工设备与管道 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   U型套管换热器   裂解反应   流动换热  

描述： 以液态镓铟锡合金作为冷却剂的换热方案有可能成为解决发动机燃烧室壁面温度过高的优良方案。液态镓铟锡合金在吸收燃烧室壁面的热量后需通过换热器将热量传递给飞机上的燃油，燃油在换热过程中伴随着裂解反应。对镓铟锡合金-航空煤油U型套管换热器内航空煤油的裂解与换热特性过程进行研究。研究结果表明：与不考虑裂解反应相比，考虑裂解反应的换热过程的热侧流体出口温度降低了14.39K，冷侧流体出口温度降低了5.85K，传热量增加了28.9W。其出口温度降低，同时传热量增加是由于裂解反应提供的额外的化学热沉。RP-3入口温度、RP-3入口流量、镓铟锡合金入口温度、镓铟锡合金入口流量对两侧流体的出口温度和传热量均有显著的影响。RP-3流量增加的情况下裂解反应对传热起增强作用；镓铟锡合金流量增加时，裂解反应对传热起恶化作用。裂解反应引起的传热强化与恶化相伴相随。与此同时发现换热器内高流速流体区域沿着流动方向逐渐向管外侧偏移，管内温度分层现象显著，流场分布的不均性明显。

CO/CO2一步法制备航空煤油的研究进展

作者： 马立莉   朱丽娜   王玉如   张志翔   苑慧敏   徐显明   来源： 化学通报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   一氧化碳   催化剂   二氧化碳  

描述： CO/CO2一步法制备航空煤油技术是石油基航空煤油重要的替代手段之一。综述了近五年CO/CO2一步法制备航空煤油用双功能催化剂的研究进展，重点总结了活性相、载体和助剂对催化性能的影响，详细阐述了活性相粒径和种类、载体酸性和孔道结构、助剂种类对转化率和航空煤油组分C8～C16选择性的影响。双功能催化剂中活性相、载体和助剂之间的精密配合，才能实现CO/CO2高效转化成航空煤油。

二冲程点燃式航空煤油发动机爆震预测模型研究

作者： 杨浩鹏   杨海青   魏民祥   吴昊   赵卓文   吴昭   来源： 重庆理工大学学报(自然科学) 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   二冲程点燃式发动机   爆震实验   爆震预测模型  

描述： 针对二冲程点燃式航空煤油活塞发动机进行爆震预测研究，提出了一种基于3-Arrhenius公式的两组分混合爆震预测模型。以航空煤油燃烧实验数据为基础，采用GT-Power软件建立并校核了航空煤油的燃烧模型，利用一维性能仿真得到了爆震预测模型需要的末端混合气温度，通过发动机爆震实验数据评估了混合爆震预测模型和单一爆震预测模型的预测性能。结果表明：混合爆震预测模型和单一爆震预测模型预测的爆震起始角与实际的爆震起始角之间的标准误差分别为1.19°CA和3.23°CA,混合爆震预测模型能够识别燃烧初期的低压区域，对于爆震时缸内压力的突然升高有较好响应，表现出了良好的爆震预测性能。

典型航空煤油的模型燃料及其骨架反应机理构建

作者： 禹进   郭凡军   曹竣铭   余彬彬   于佳佳   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   模型燃料   化学反应机理   骨架机理   燃烧  

描述： 针对航空煤油低温简化机理极其缺乏的问题，选取正十二烷、2，5-二甲基己烷和甲苯作为基础燃料，分别为S-8、Jet-A和RP-3航空煤油构建模型燃料，并利用官能团匹配方法确定基础燃料配比。针对传统解耦法采用C0-C3机理造成精度不高的问题，采用C0-C4机理耦合基础组分Cn-C5骨架子机理，然后利用实验数据优化Cn-C5骨架子机理的反应速率常数。通过机理简化方法，得到包含122个组分，725个反应的骨架机理，并对各组分机理进行了验证。最后，对构建航空煤油模型燃料的着火延迟时间、组分浓度演变数据和层流火焰速度进行了验证，结果表明所构建模型具有简洁和精准的优点，为高精度的燃烧反应流数值模拟研究奠定了基础。

高温高速气流中航空煤油横向射流实验研究

作者： 王晓洁   王少林   王凯兴   潘剑锋   刘舆帅   刘存喜   穆勇   徐纲   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   航空发动机   穿透深度   横向射流   加力燃烧室  

描述： 横向射流是航空发动机加力燃烧室中常见的煤油掺混组织方式。本文使用激光诱导荧光（PLIF）技术，在加力燃烧室的工况条件下，对航空煤油横向射流过程进行测量，研究了液气动量比、气体雷诺数、气体韦伯数对射流深度的影响。通过自编程序对煤油PLIF结果进行处理，获取了横向射流的射流深度。进行了空气来流温度303～1100K，气流速度100～300m/s，液气动量比9～843，气体雷诺数357～4863，气体韦伯数61～716内射流深度的测量。结果表明，射流深度随动量比的增加而显著增大；气体雷诺数的增加增强了动量比对射流深度的影响；射流深度随气体雷诺数的增加而增大，但增大程度随气体雷诺数的增加而减小；射流深度随着气体韦伯数的增加而减小，但气体韦伯数对射流深度的影响相对次要。通过对实验数据的拟合，获得了无量纲射流深度关于无量纲轴向距离、动量比、雷诺数以及韦伯数的经验公式。

航空煤油反应动力学模型的发展现状和挑战

作者： 吴悠   杨明   杨斌   来源： 清华大学学报(自然科学版) 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   3   模型燃料   燃烧反应动力学   RP  

描述： 航空发动机数值仿真有助于加速发动机的研发进程，但需要准确可靠的航空煤油燃烧反应动力学模型。该文总结了近20年国内外航空煤油(Jet A和RP-3)及其模型燃料的研究进展，包括航空煤油的主要成分及理化性质测定、航空煤油及其模型燃料的基础燃烧实验、模型燃料构建方法及配方组成，以及模型燃料反应动力学模型的发展与验证等方面。航空煤油燃烧数值模拟的关键在于模型燃料的建立及其详细、简化燃烧反应动力学机理的发展，在高保真刻画燃烧反应动力学特性的前提下，航空煤油简化机理最终用于航空发动机燃烧室的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真。该文将航空煤油反应动力学模型研究分为航空煤油的实验研究、模型燃料构建及其反应动力学模型研究3个部分，并着重讨论了此部分的发展现状与挑战。