[發(fā)明專利]流動燃油內(nèi)冰晶的光學測量方法

有效

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• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114322758B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉江偉;盛峰;胡文豪;魯繼光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)控制系統(tǒng)研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 涂三民;殷紅梅

本發(fā)明涉及流動燃油內(nèi)冰晶的光學測量方法，它包括以下步驟：將燃油管道設(shè)置在暗室的外側(cè)；將高亮光源發(fā)射器、中空透明視鏡、工業(yè)風扇、標尺與高速相機設(shè)置在暗室內(nèi)，中空透明視鏡與燃油管道通過連接管相連，啟動高亮光源發(fā)射器與高速相機拍攝標尺，通過標尺即可折算得到每毫米物理尺寸所對應(yīng)的像素數(shù)量；啟動蠕動泵，向燃油管道內(nèi)注水，降低燃油的溫度；啟動離心泵，燃油進入中空透明視鏡；啟動工業(yè)風扇與高亮光源發(fā)射器，啟動高速相機進行高速連續(xù)拍攝；根據(jù)被測冰晶覆蓋的最大像素數(shù)量，計算得到冰晶的實際物理尺寸。通過本發(fā)明的方法測量流動燃油中的冰晶，操作簡易，無須采樣與化學分析，具有測量過程直接、準確率高和干擾因素少等突出優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液壓機械技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種流動燃油內(nèi)冰晶的光學測量方法。

背景技術(shù)

液壓機械裝置是航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的重要組成部分，其工作介質(zhì)一般為航空煤油。飛機長時間在低溫條件下飛行，混入航空煤油中的水分會析出并凍結(jié)成冰。冰晶易阻塞閥門或過濾器等，導(dǎo)致液壓機械裝置功能失效無法給發(fā)動機正常供油，進而引起發(fā)動機熄火，危及飛機飛行安全。因此國內(nèi)外適航規(guī)章等均明確要求發(fā)動機燃油系統(tǒng)通過燃油結(jié)冰試驗的考核。

為保證航空發(fā)動機燃油系統(tǒng)結(jié)冰試驗有效性的前提便是準確評估燃油介質(zhì)中冰晶施加數(shù)量與冰晶形態(tài)。以往受制于冰晶測量技術(shù)，傳統(tǒng)方法基本通過分析燃油含水量來代替冰晶的測量。而油液樣品中的水分以溶解水和游離水兩種形態(tài)存在，溶解水分布均勻但極少，游離水分布不均勻但占比較高，因此每次分析的樣品難以準確代表燃油中的真實含水量，即使通過多次測量取平均值亦不能有效降低該誤差的影響。

綜上所述，航空發(fā)動機燃油結(jié)冰試驗亟需高效準確地評價燃油中的冰晶形態(tài)與尺寸，以構(gòu)建完整的發(fā)動機燃油系統(tǒng)/液壓機械裝置結(jié)冰介質(zhì)環(huán)境驗證方法與條件，為提高航空發(fā)動機燃油系統(tǒng)防冰設(shè)計的自主能力奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種步驟少、操作簡單、測量過程直接、準確率高且干擾因素少的流動燃油內(nèi)冰晶的光學測量方法。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述流動燃油內(nèi)冰晶的光學測量方法，該光學測量方法包括以下步驟：

S1、將燃油管道設(shè)置在暗室的外側(cè)；

S2、將高亮光源發(fā)射器、中空透明視鏡、工業(yè)風扇、標尺與高速相機設(shè)置在暗室內(nèi)，中空透明視鏡的一側(cè)設(shè)置高亮光源發(fā)射器，中空透明視鏡的另一側(cè)設(shè)置高速相機，將高速相機、中空透明視鏡與高亮光源發(fā)射器設(shè)置在同一高度并處于同一直線上，高速相機上安裝顯微鏡頭，標尺與透明視鏡位于垂直于高速相機的同一平面上，且標尺靠近視鏡，設(shè)置好高速相機的拍攝參數(shù)，將工業(yè)風扇沿著中空透明視鏡的軸向設(shè)置，將中空透明視鏡與燃油管道通過連接管相連，啟動高亮光源發(fā)射器與高速相機，首先拍攝標尺，通過標尺即可折算得到每毫米物理尺寸所對應(yīng)的像素數(shù)量；

S3、啟動蠕動泵，通過蠕動泵向燃油管道內(nèi)注水，降低燃油的溫度，使燃油中的水已凍結(jié)成冰晶而燃油依然為液態(tài)；

S4、啟動離心泵，燃油經(jīng)離心泵驅(qū)動后進入中空透明視鏡，采用渦輪流量計測量燃油流量，通過控制閥門和離心泵轉(zhuǎn)速將燃油流量調(diào)節(jié)到試驗工況；

S5、啟動工業(yè)風扇，工業(yè)風扇用于吹走中空透明視鏡附近的水蒸氣，以防止結(jié)霜，高亮光源發(fā)射器發(fā)出的光線通過中空透明視鏡將燃油中的冰晶透射到高速相機，然后啟動高速相機進行高速連續(xù)拍攝；

S6、根據(jù)被測冰晶覆蓋的像素數(shù)量，計算得到冰晶的實際物理尺寸。

作為優(yōu)選，步驟S3中，燃油的溫度降低至-2℃~-40℃。進一步優(yōu)選，步驟S3中，燃油的溫度降低至-11℃~-27℃。

作為優(yōu)選，步驟S5中，高速相機的拍攝頻率設(shè)置在1000~10000幀/秒。進一步優(yōu)選，步驟S5中，高速相機的拍攝頻率設(shè)置在2000~6000幀/秒。