[发明专利]用于航空发动机燃烧室的火焰识别系统

说明书

本发明公开了一种用于航空发动机燃烧室的火焰识别系统，包括燃烧室和排气段，在燃烧室和排气段之间连接有与二者连通的火焰观测转接段，火焰观测转接段内安装有入光端正对燃烧室的高温折射镜头，高温折射镜头的出光端与位于火焰观测转接段外的火焰图像摄像系统连接，火焰图像摄像系统与火焰图像处理及识别系统连接，其中，火焰图像摄像系统用于通过高温折射镜头采集燃烧室的实时图像，火焰图像处理及识别系统用于根据实时图像对燃烧室内的状态进行实时诊断。本发明采用非接触式诊断燃烧室状态，速度快、准确率高；且对流场无干扰，燃烧室内环境不会对测量结果产生影响；弥补了热电偶在燃烧室点/熄火判断的不足。

技术领域

本发明涉及航空发动机燃烧室的火焰测试技术领域，特别地，涉及一种用于航空发动机燃烧室的火焰识别系统。

背景技术

燃烧室是航空推进系统里的重要组成部分，推进技术的发展有赖于燃烧机理研究的进步，其中点火成功与否就是燃烧室研究的第一步。传统测量点/熄火主要是通过在燃烧室出口布局三支热电偶，通过热电偶的温升法等接触式测量方式获得点燃与否的燃烧试验数据。虽然传统接触式测温技术已经发展较为成熟且测量准确度高，但其测试方法和测量结果对燃烧室的点/熄火判断仍然有较大的局限性，如探针布局受空间限制以致取样代表性不足、探针的测量范围有限和存在热传递误差等问题，导致实际测量过程中燃烧室点燃而热电偶没有温升、或者点燃后三支热电偶温升较高但实际上燃烧室本身并没有联焰等问题，因而存在测量速度慢、测试结果不准确的缺陷。

由于燃烧时会伴随着声、光、热等多种物理现象，大量学者利用火焰图像技术研究锅炉燃烧。然而将火焰图像技术应用到航空发动机燃烧室上，国内还处在比较原始的阶段仅仅是通过在燃烧室机匣上开孔，透过观察窗观测燃烧过程，这是对火焰图像最基本的应用，不能做到自动诊断燃烧结果。

发明内容

本发明提供了一种用于航空发动机燃烧室的火焰识别系统，以解决传统测量装置和方式速度慢、结果不准确的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于航空发动机燃烧室的火焰识别系统，包括燃烧室和排气段，在燃烧室和排气段之间连接有与二者连通的火焰观测转接段，火焰观测转接段内安装有入光端正对燃烧室的高温折射镜头，高温折射镜头的出光端与位于火焰观测转接段外的火焰图像摄像系统连接，火焰图像摄像系统与火焰图像处理及识别系统连接，其中，火焰图像摄像系统用于通过高温折射镜头采集燃烧室的实时图像，火焰图像处理及识别系统用于根据实时图像对燃烧室内的状态进行实时诊断。

进一步地，火焰观测转接段为双层夹套结构，在内外两层之间形成有供冷却水循环通过的水冷通道。

进一步地，火焰观测转接段的内层为高温合金材料制成。

可选地，火焰观测转接段上设有供冷却空气进入以保护高温折射镜头的气冷通道。

可选地，高温折射镜头上包覆有冷却腔套，高温折射镜头的入光端显露出冷却腔套。

进一步地，高温折射镜头的入光端的中心位于火焰观测转接段内的中心轴线上。

进一步地，火焰图像摄像系统包括用于拍摄燃烧室从点燃到熄火整个过程的视频图像的CCD摄像机，火焰图像处理及识别系统用于根据视频图像判断燃烧室是否点燃、是否联焰以及是否熄火。

进一步地，火焰图像处理及识别系统包括火焰图像处理单元和火焰图像识别单元，火焰图像处理单元用于实时提取火焰特征参数，火焰图像识别单元用于根据火焰特征参数实时判断燃烧室是否点燃、是否联焰以及是否熄火。

进一步地，火焰图像识别单元包括用于获取当前点燃喷嘴的数量信息的获取子单元，以及用于根据数量信息诊断燃烧室是否联焰的诊断子单元。

进一步地，燃烧室为单管燃烧室或者全环燃烧室结构。