RP-3航空煤油热氧化结焦特性试验研究
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。
航空发动机;燃油喷嘴;热防护;航空煤油;热氧化结焦
南京航空航天大学
硕士
工程热物理
张净玉
2017
中文
V233.22;V231.1
91
2018-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）