飞机油箱气相空间氧浓度控制技术的理论研究
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。
南京航空航天大学
硕士
人机与环境工程
刘卫华
2010
中文
V228.11
75
2011-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）