[發(fā)明專(zhuān)利]一種確定油箱惰化系統(tǒng)富氮?dú)怏w流量需求的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010027748.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111159822A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉衛(wèi)華;馮詩(shī)愚;李超越
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/15
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/15;B64D37/32
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 王慧穎

1.一種確定油箱惰化系統(tǒng)富氮?dú)怏w流量需求的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

步驟一、確定飛機(jī)油箱初始氧氣濃度、油箱體積；確定油箱氣相空間初始氧氣濃度O_u,i，油箱體積V；

步驟二、根據(jù)飛機(jī)爬升時(shí)間以及設(shè)定的爬升結(jié)束時(shí)油箱氣相空間氧氣濃度確定爬升階段富氮?dú)怏w需求流量；

步驟三、根據(jù)飛機(jī)爬升結(jié)束時(shí)的油箱氣相空間氧氣濃度、巡航時(shí)間以及巡航結(jié)束時(shí)設(shè)定的油箱氣相空間氧氣濃度確定巡航階段富氮?dú)怏w需求流量；

步驟四、根據(jù)飛機(jī)巡航結(jié)束時(shí)的油箱氣相空間氧氣濃度、下降時(shí)間以及下降結(jié)束時(shí)設(shè)定的油箱氣相空間氧氣濃度確定下降階段富氮?dú)怏w需求流量；

步驟五、根據(jù)飛機(jī)爬升、巡航以及下降階段中的最大富氮?dú)怏w流量初步選擇相對(duì)應(yīng)的中空纖維膜制氮裝置；

步驟六、根據(jù)步驟五中所選擇的中空纖維膜制氮裝置的實(shí)驗(yàn)性能數(shù)據(jù)計(jì)算飛機(jī)在爬升、巡航以及下降階段的惰化情況，并調(diào)整分離膜性能和富氮?dú)怏w流量；

步驟七、判斷惰化過(guò)程中油箱氣相空間氧氣濃度是否滿足惰化要求；如滿足惰化過(guò)程中油箱氣相空間氧氣濃度要求，即可確定此時(shí)富氮?dú)怏w流量為油箱惰化所需流量；如不滿足氧氣濃度要求，則返回步驟六，調(diào)整分離膜性能和富氮?dú)怏w流量，重新計(jì)算飛行機(jī)在不同階段的惰化情況，直至滿足惰化過(guò)程中油箱氣相空間氧氣濃度要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定油箱惰化系統(tǒng)富氮?dú)怏w流量需求的方法，其特征在于，所述的步驟二中在爬升階段，飛機(jī)油箱氣相空間壓力降低，氣相空間氣體向外界環(huán)境排放，根據(jù)下式計(jì)算爬升階段富氮?dú)怏w需求流量：

其中，m_OU和m_NU是時(shí)間t內(nèi)氣相空間氧氣和氮?dú)赓|(zhì)量變化；m_OF和m_NF是時(shí)間t內(nèi)氧氣和氮?dú)鈴娜加椭形龀龅馁|(zhì)量；m_ONEA,in和m_NNEA,in為時(shí)間t內(nèi)流入油箱的富氮?dú)怏w中氧氣和氮?dú)赓|(zhì)量；m_OU,out和m_NU,out為時(shí)間t內(nèi)氣相空間流出至環(huán)境的氧氣和氮?dú)赓|(zhì)量；

由于平衡狀態(tài)的破壞，氧氣和氮?dú)鈴娜加椭形龀龅馁|(zhì)量表示如下：

式中，m_OF和m_NF是壓力、燃油溫度和容積變化后，從燃油中析出的氧氣和氮?dú)獾馁|(zhì)量；β_O和β_N為氧氣和氮?dú)獾腛stwald系數(shù)；R_O和R_N為氧氣和氮?dú)獾臍怏w常數(shù)；p_OU、p_NU、V_F、T_F分別為氣相空間氧氣和氮?dú)夥謮骸⑷加腕w積和燃油溫度；

分壓力關(guān)系為：

p_t＝p_OU+p_NU+p_v (5)

式中，p_t為氣相空間總壓；p_v為燃油蒸氣分壓；

由理想氣體狀態(tài)方程得分壓力與氣體質(zhì)量的關(guān)系：

式中，m_OU和m_NU是氣相空間氧氣和氮?dú)赓|(zhì)量；T_U是氣相空間溫度；V_U是氣相空間容積；

氧氣和氮?dú)獍此鼈兊哪柗謹(jǐn)?shù)比被排出：

m_OU,outp_NUM_N＝m_NU,outp_OUM_O (8)

式中，M_O和M_N為氧氣和氮?dú)獾哪栙|(zhì)量；m_OU,out和m_NU,out為氣相空間流出至環(huán)境的氧氣和氮?dú)赓|(zhì)量；

求解上述方程可得到惰化過(guò)程中油箱氣相空間氧氣濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，根據(jù)所設(shè)定爬升結(jié)束時(shí)刻油箱氣相空間氧氣濃度即可確定富氮?dú)怏w流量需求，則富氮?dú)怏w流量為：

式中，m_NEA,in為時(shí)間t內(nèi)富氮?dú)怏w質(zhì)量。