飞机油箱气相空间氧浓度控制技术的理论研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pengyechao
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飞机油箱气相空间氧浓度控制技术包括燃油冲洗和洗涤两种方式。前者是将富氮气体(NEA─Nitrogen Enriched Air)充入油箱上部气相空间,将其中的氧气稀释排出,从而实现降低气相空间氧浓度的目的;后者是将富氮气体充入燃油底部,通过富氮气体气泡与燃油的传质作用,将燃油中所溶解的部分氧气有效地置换出来,抑制飞行中由于氧气从燃油中逸出造成的气相空间氧浓度的增加。   针对飞机油箱气相空间氧浓度控制技术研究任务要求,本文在查阅、整理国内外相关资料的基础上,系统地归纳了燃油中氧氮的溶解特性;并采用数值积分方法,建立了燃油冲洗和洗涤的理论模型;在将计算结果与国外实验结果比较、计算模型正确性被验证的基础上,详细分析了惰化过程中油箱气相空间氧浓度随油箱体积、载油率、富氮气体流率、温度、燃油蒸气压等因素的变化情况,提出了富氮气体需求量的计算方法;提出了无量纲参数,并采用该参数描述了气相空间氧浓度随富氮气体流量的变化规律,总结了具有普适性的需求量-氧浓度变化曲线。   研究结果表明:惰化过程中,温度和燃油蒸气压对气相空间的氧浓度变化影响较小,而富氮气体流率、油箱体积和载油率则影响显著。在NEA5(含氧5%)、载油率80%、安全氧浓度限定值为9%时,地面冲洗和洗涤所需富氮气体体积置换次数(VTE)分别为2.54和2.49,在爬升冲洗时,约为VTE=2.57,且载油率与绝对体积置换次数(VTEa)成线性关系。当气相空间氧浓度可以高于10%时,相同惰化效果下,洗涤耗气量比冲洗较高;但当氧浓度低于10%时,则相反,这种差距随载油率的增加更加明显。考虑滑行阶段时,滑行阶段采用燃油冲洗,爬升阶段采用燃油洗涤的惰化方案最优;当滑行时间特别短,希望获得最少的富氮气体消耗量,而安全氧浓度可适当放宽时,采用燃油洗涤的惰化方案最优。   本文研究成果可为油箱惰化系统设计及油箱惰化方案选择提供参考。
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