RP-3航空煤油热氧化结焦特性试验研究

摘要

当代航空发动机中，航空煤油经常作为重要的冷源冷却飞机内各子系统，吸收其中的废热，使得航空煤油在进入燃油喷嘴前的温度可达373～413K。随着航空发动机技术的不断发展，压气机的压比πc不断提高，燃烧室进口气流温度进一步升高，其对管路中的燃油加热效应也愈加突出，致使燃油在管路内产生结焦，影响航空发动机正常工作。本文以航空发动机燃油喷嘴热防护技术为研究背景，针对国产RP-3航空煤油热氧化结焦特性展开试验研究，总结国产RP-3航空煤油的结焦特性和随流动和环境参数的变化规律，为航空发动机燃油喷嘴热防护方案设计提供技术支撑。
　　本文结合国内外结焦试验的研究成果，基于恒定环境温度的试验方法，制定了试验方案，建立了热氧化结焦试验台一整套试验研究系统，针对RP-3航空煤油热氧化特性展开试验研究，分析了进口燃油温度、进口流速、进口雷诺数、环境温度和加热时间对RP-3航空煤油热氧化结焦特性的影响；获得了本文工况范围内RP-3航空煤油的热氧化结焦临界壁面温度，同时研究了燃油静止条件下的结焦特性；此外，开展了4种壁面材料对燃油热氧化结焦的影响研究。
　　通过对试验结果分析获得了以下主要结论：提高进口燃油温度和环境温度，燃油出口温度均升高；提高进口燃油流速，燃油出口温度下降；沿程结焦量均呈现出先增大后减小的规律，结焦量的峰值出现在试验件的中后部；沿程结焦量和总结焦量均随着进口温度的升高而增大；结焦量随加热时间呈非线性的变化规律；随着环境温度的升高，结焦量而增大，沿程结焦量峰值有前移的趋势；随着进口燃油流速的提高，沿程结焦量和总结焦量均随着显著减小；进口雷诺数 Re的影响是多方面的，既可影响化学反应的速率又可影响结焦前体的物理扩散，两者的影响存在某种平衡；在本文的工况范围内，获得了RP-3航空煤油热氧化结焦的临界壁面温度，在进口燃油流速vin>1m/s时，结焦临界壁面温度Tc=465K；RP-3航空煤油静止在燃油管道内时，当壁面温度低于423K时不会产生结焦，壁面温度升高至450K后会产生结焦，温度临界点为介于423K和450K之间；不同材料试验管道内总结焦量顺序为：黄铜管＞316不锈钢管＞304不锈钢管＞321不锈钢管。

目录

声明

注释表

第1章 第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第2章 第二章 试验方案

2.1试验系统

2.2试验件

2.3试验工况

2.4结焦量测量方法

2.5误差分析

2.6本章小结

第3章 第三章 试验结果及分析

3.1出口燃油温度

3.2结焦量及壁面温度沿程变化规律

3.3进口燃油温度的影响

3.4加热时间的影响

3.5环境温度的影响

3.6进口燃油流速的影响

3.7进口雷诺数Re的影响

3.8结焦点临界壁面温度

3.9燃油静止状态结焦情况研究

3.10壁面材料的影响

3.11本章小结

第4章 第四章 总结与展望

4.1总结

4.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文