飞机燃油箱气相空间平衡氧浓度理论研究

油箱上部空间平衡氧浓度的确定是设计机载油箱惰性化系统的基础。采用微元段计算方法,在考虑载油量、压力随飞行高度变化、燃油温度和燃油蒸汽压的情况下,建立了油箱上部气相空间平衡氧浓度的数学模型。首先将模型计算结果与文献公布的数据进行了比较,验证了模型的正确性。然后分析了不同因素对平衡氧浓度的影响。研究结果表明:不同燃油的氧氮溶解特性会对平衡氧浓度造成直接影响;平衡氧浓度与载油量有关,且不呈线性关系;燃油温度增加后,平衡氧浓度下降;此外,随着飞行高度增加,由于气相空间总压和氧氮分压下降,燃油的蒸汽压对平衡氧浓度的影响也越大。研究结果将为惰性化气体流量的估算和设计提供一定的理论基础。     

基于AMESim的直升机机载蒸发循环系统动态仿真

为得到直升机机载蒸发循环制冷系统性能动态变化过程,校核是否满足设计要求,文章以国内某直升机为例,基于AMESim仿真平台搭建了制冷系统及座舱的热模型,并通过试验验证了系统的可靠性。在地面初始温度分别为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃时,计算得到地面与飞行两种状态下,舱内空气的温、湿度,以及系统制冷量及性能系数随时间的动态变化关系。结果表明:地面状态时,制冷系统在开机20 min后性能达到稳定,且座舱最终温、湿度分别为27℃、60%,满足舒适性指标;在飞行状态下,系统系能受飞行高度影响较大,且海拔越高,系统性能系数越大。建立的仿真模型可以很好地预测在任务剖面下,直升机制冷系统动态变化,为系统的校核及优化提供借鉴。     

飞机燃油箱冲洗与洗涤惰化技术比较分析

在温度和压力为定常边界条件下,采用数值积分方法,建立了燃油冲洗和洗涤的数学模型,将模型计算结果与国外发表的实验数据进行了比较,验证了该模型的正确性;其次,考虑载油率和富氮气体流率等因素的影响,比较分析了冲洗和洗涤规律,并采用量纲一方法得出了更一般性的结论.研究结果表明,与冲洗相比,洗涤能显著减少燃油中含氧量,并且缩短了含氧量达到稳定的时间.在相同惰化效果下,冲洗和洗涤所需要的绝对体积置换次数与载油率呈线性关系;气相氧浓度高于10%时,洗涤惰化效果不如冲洗,相同惰化效果的洗涤耗气量相对要高.但是氧浓度低于10%时,则相反.随着载油率的增加,这种差距愈加明显.研究结果为飞机燃油箱惰化系统设计提供理论依据.     

一种描述燃油与气体组分传质的频率传质模型

抛开经典Fick定律,提出用传质频率来表征燃油和空气氧氮传质的快慢,建立了以频率传质模型为基础的飞机燃油箱冲洗惰化数学模型,该模型能对传质速度进行量化,而国内外工程界目前使用的模型不具备此量化能力;该数学模型的准确性和有效性得到美国联邦航空管理局（FAA）相关封闭燃油箱内的氧氮传质实验数据的验证;将该数学模型用于仿真A320的飞行阶段的氧的体积分数,仿真结果同测试数据及其他模型的计算结果对比后发现:频率传质模型的计算精度最高;进一步仿真表明,载油率的增加会明显延缓惰化氧的体积分数的降低,且在高载油率下频率传质模型同不传质以及瞬时平衡这两种模型的计算结果差异很大.      

开式和闭式环境下燃油地面预洗涤比较分析

基于氧氮质量守恒关系．建立了开放式油罐与闭式增压式油罐洗涤过程的数学模型,并采用微元计算方法对其进行求解．得到油罐气相和燃油中氧气浓度随时间的变化关系。计算结果显示．提高洗涤效率对降低两种洗涤方式下燃油中的氧浓度均是有利的;对于闭式油罐洗涤．提高阀门设置值可使燃油中的氧浓度达到较低的水平,且波动较小。通过比较,闭式系统...     

昼夜温度变化对燃油箱空余空间氧浓度的影响

燃油箱空余空间氧浓度变化规律的确定是惰化系统的设计基础，但影响燃油箱空余空间氧浓度因素很多，当前人们对于昼夜温度变化这一实际现象还缺少必要的分析计算。为此，以某型飞机中央翼燃油箱为研究对象，依据FAR25适航条款中昼夜温度变化的相关规定，建立理论仿真模型，利用实验数据对模型进行验证，探讨燃油箱空余空间氧浓度与昼夜温度变化之间的对应关系，并分析昼夜温度变化范围、载油率、初始氧浓度、溶解氧析出等因素对燃油箱空余空间氧浓度的影响，提出满足适航条款要求的夜间停机前燃油箱初始氧浓度限值。研究结果表明:昼夜温度的变化范围、载油率、初始氧浓度等因素对燃油箱空余空间氧浓度变化规律影响程度有所不同；停机前燃油箱初始氧浓度限值应该低于最低氧浓度限值0.5%~1%。研究成果将对惰化系统设计、燃油箱可燃性暴露时间计算具有较好的参考价值。      

不同类型惰气对飞机燃油箱可燃性影响理论研究

以低温可控耗氧型催化惰化技术为背景,采用微元计算法,建立了使用混合惰气的油箱气相空间平衡氧浓度数学模型。在考虑燃油温度、载油率、气体组分等因素的情况下,通过模型计算了平衡氧浓度随高度的变化关系,同时与使用富氮气体的油箱进行了对比。研究结果表明:在地面采用混合惰气惰化油箱后,平衡氧浓度随着飞行高度增加而降低,而采用富氮气体惰化的油箱则完全相反。油箱载油率越大,气相空间氧浓度变化幅度越大。燃油温度增加,对采用混合惰气的油箱不利,但是对采用富氮气体的油箱有利。总体而言,使用混合惰气惰化油箱可有效抑制油箱气相空间可燃性随飞行高度而增加的不利趋势,该研究结果可为混合惰气地面惰化和预洗涤技术提供理论基础。     

耗氧型惰化反应器起燃特性

通过CFD方法建立了一个耦合化学反应的多孔介质二维拟均相反应器模型,研究了耗氧型惰化系统在不同工况下反应器的操作范围及工作性能。以RP-3燃油为研究对象,采用Fluent 17.0软件的多孔介质单温度模型,通过UDS （User Defined Scalar）添加固相能量方程,采用源项形式添加化学反应热到固相能量方程。研究了不同参数对反应器起燃过程的影响,并给出了起燃过程内反应器催化床温度的变化过程。结果显示：反应器起燃过程中,催化床温度十分不均匀;RP-3摩尔分数的增加可大幅度缩短起燃时间,并且可降低起燃温度;存在一个适宜的气体速度使得反应器能够快速起燃。     

机载制氮系统中空纤维膜分离特性

采用微元方法建立了机载制氮系统中空纤维膜数学模型,并使用龙格-库塔法对其进行了数值计算,与实验数据进行对比后显示,误差不超过10%.然后分析了单位膜面积进料量、膜丝(membrane fiber)内外压比和氧氮渗透比其对产品气氧体积分数和制氮效率的影响.结果表明:增加单位膜面积进料量虽然可提高制氮效率的增加,但是会显著降低产品气中氮的体积分数,因此需要采用合适的流程设计以克服此缺点.压比和氧气渗透系数的增加均会使氧体积分数与制氮效率减小,但是提高渗透比对制氮效率影响不大,因此对于气体分离过程是有利的.通过计算模型及实验数据,分析了中空纤维膜分离理想度随压比和温度的变化关系,结果显示压力对理想度影响较大,随着压力增加,实际分离过程与理论值偏差趋大,而温度对理想度影响较小.