【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机加力燃烧室试验领域，具体而言，涉及一种加力燃烧室试验进口气流成分的动态调控方法。
技术介绍
1、作为军用航空发动机的关键组件，加力燃烧室具有重要的作战作用，可为飞机提供额外推力，获得更高的速度和机动性。当前行业内对加力燃烧室试验的模拟条件，基于相似原理，一般保证以下因素相同：几何、燃料、进气温度、进气压力、进气流量，而对加力燃烧室内涵气流的气体成分考虑得不多。研究表明在一些类型的燃烧器内，随着氧浓度的增加，燃烧程度和火焰温度也会提高；也有研究表明一定范围内氧浓度的提高会增加nox等有害气体的排放，因此加力试验中内涵气流的成分，尤其是氧浓度会对加力燃烧室的燃烧性能产生影响。
2、加力燃烧室内涵的进气气流实际上是一种燃气，在行业内几乎所有研究机构的加力燃烧室试验台都采用直接加温法，即通过压缩空气与燃油在燃烧器内燃烧的方式来产生高温燃气，作为加力燃烧室内涵的进气。直接加温法在内涵气流温度确定了的情况下，就确定了燃烧器所需的燃油量，从而决定了气流的成分组成。这种方法虽然控制方便，能满足内涵进气的试验要求，只考虑了模拟内涵气流温度这一因素，而忽略了加力燃烧试验进口气流成分组成是否与发动机工况相匹配的问题。
3、经实践发现，在某些试验状态下，直接加温法提供的气流成分接近于发动机实际工况；而在其他状态下，直接加温法提供的气流中氧含量偏高，而二氧化碳和水含量偏低。为了使气流成分达到与发动机实际工况相同，较好的解决方案是增加预燃燃烧器，燃烧更多的气体，以使成分和发动机实际工况相匹配，然后将其供入加力
技术实现思路
1、为实现上述目的，本申请提供了一种加力燃烧室试验进口气流成分的动态调控方法，包括以下步骤：
2、步骤s10：确定动态调控的控制目标为内涵进气气流的氧浓度，表示为目标浓度[o2]6m；
3、步骤s20：控制加力燃烧室调控系统的各指标接近试验状态，使加力燃烧室调控系统产生内涵进气气流；其中，指标包括：气流流量、温度、压力；
4、步骤s30：实时测量内涵进气气流中氧的测量浓度[o2]，计算测量浓度[o2]与目标浓度[o2]6m的实际差值；
5、步骤s40：根据实际差值操作预燃燃烧器(43)；所述操作预燃燃烧器(43)包括调节预燃的空气量、燃油量，用于改变气流的氧浓度；
6、步骤s50：判断气流的氧的浓度，是否达到目标浓度[o2]6m，如果没有达到，重新执行步骤s20至步骤s40；
7、其中，预燃燃烧器(43)为加力燃烧室调控系统的部件，加力燃烧室调控系统部署在加力燃烧室试验台。
8、其中，加力燃烧室调控系统包括：内涵气流主气路(01)、成分分析装置(02)、燃油装置(03)、预燃管路(04)；
9、所述内涵气流主气路(01)用于产生内涵进气气流；内涵气流主气路(01)包括主气孔板(11)、主气调节阀(12)、直接燃烧器(13)、直接燃烧器测量耙(14)、燃气取样耙(15)；
10、成分分析装置(02)用于测量内涵进气气流的氧浓度，实现闭环控制；成分分析装置(02)包括预处理设备(21)、氧分析仪(22)；预处理设备(21)与燃气取样耙(15)连接；
11、燃油装置(03)用于提供燃油，包括油泵(333)、回油比例阀(331)、质量流量计(332)；
12、预燃管路(04)，包括预燃调节阀(45)、预燃孔板(44)、预燃燃烧器(43)、预燃燃烧器测量耙(41)、水冷换热器(42)，预燃燃烧器测量耙(41)用于测量预燃燃烧器(43)出口气流温度。
13、其中，目标浓度[o2]6m的确定方法为：其中，α为发动机内涵进口气流余气系数,n为氢元素和碳元素的摩尔比。
14、发动机内涵进口气流余气系数的计算方法为：其中，w6m为加力燃烧室内涵进气流量，wf3为主燃烧室供油流量，l0为单位重量燃料完全燃烧所需的理论空气量。
15、进一步的，实时测量内涵进气气流中氧的测量浓度[o2]，包括以下步骤：
16、用燃气取样耙(15)对进气气流进行采样，并输送至预处理设备(21)；
17、预处理设备(21)将气流进行降压、过滤、干燥处理，并输送至氧分析仪(22)；
18、氧分析仪(22)实时测量气流中氧浓度[o2]。
19、进一步的，根据所述实际差值操作预燃燃烧器(43)包括以下步骤：
20、计算出预燃燃烧器(43)燃油量要调整的变化量dwfy，计算方法为：
21、
22、计算出预燃燃烧器(43)需要调节的空气变化量dwy，计算方法为：
23、其中，fy为预燃燃烧器(43)设计的工作油气比；
24、根据空气变化量dwy、燃油变化量dwfy，对预燃燃烧器(43)进行调节。
25、对预燃燃烧器进行调节指：
26、中空气变化量dwy由预燃孔板(44)测量，燃油变化量dwfy由质量流量计332测量，以这两个值作为反馈，进行pid闭环控制。
27、其中，直接燃烧器(13)的空气量由主气调节阀(12)控制，直接燃烧器(13)的燃油量由直接燃烧器供油组件(31)控制。
28、进一步的，预燃燃烧器测量耙(41)测量预燃燃烧器(43)出口气流温度超温时，减少预燃燃烧器(43)燃油量，并通知故障信息。
29、根据本专利技术提供的加力燃烧室试验进口气流成分动态调控方法，能够实现在加力燃烧室试验过程中，自动模拟进口气流的成分；通过本专利技术中提供的动态调控，可以降低试验人员的操作难度，提高状态调节的跟随性、提高调节精度、缩短试验时数；通过本专利技术的方法调控实现的试验环境，是模拟加力燃烧室进气气流成分的重要手段，具有较大的实际应用价值。
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1.一种加力燃烧室试验进口气流成分的动态调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述加力燃烧室调控系统包括：内涵气流主气路(01)、成分分析装置(02)、燃油装置(03)、预燃管路(04)；
3.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述目标浓度[O2]6m的确定方法为：
4.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述发动机内涵进口气流余气系数的计算方法为：
5.根据权利要求2所述的动态调控方法，其特征在于，所述实时测量内涵进气气流中氧的测量浓度[O2]，包括：
6.根据权利要求2所述的动态调控方法，其特征在于，所述根据所述实际差值操作预燃燃烧器(43)包括：
7.根据权利要求6所述的动态调控方法，其特征在于，所述根据所述空气变化量dWy、燃油变化量dWfy，对预燃燃烧器进行调节包括：
8.根据权利要求7所述的动态调控方法，其特征在于，所述直接燃烧器(13)的空气量由主气调节阀(12)控制，直接燃烧器(13)的燃油量由直接燃烧器供油组
9.根据权利要求2所述的动态调控方法，其特征在于，所述预燃燃烧器测量耙(41)测量预燃燃烧器(43)出口气流温度超温时，减少预燃燃烧器(43)燃油量，并通知故障信息。
...【技术特征摘要】
1.一种加力燃烧室试验进口气流成分的动态调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述加力燃烧室调控系统包括：内涵气流主气路(01)、成分分析装置(02)、燃油装置(03)、预燃管路(04)；
3.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述目标浓度[o2]6m的确定方法为：
4.根据权利要求1所述的动态调控方法，其特征在于，所述发动机内涵进口气流余气系数的计算方法为：
5.根据权利要求2所述的动态调控方法，其特征在于，所述实时测量内涵进气气流中氧的测量浓度[o2]，包括：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：杨珂，唐阳，汪洋，何沁朋，龙霆，陈俊林，
申请(专利权)人：中国航发贵阳发动机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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