[发明专利]一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统

说明书

本发明属于航空航天测试技术领域，主要是一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，包括取样探针(1)、样气罐(2)、缓冲罐(3)、取样真空泵(4)、分析真空泵(5)、成分分析仪器(6)、数采控制系统(7)，所述取样探针(1)通过160℃复合恒温伴热保温管连接样气罐(2)，真空泵(5)位于样气罐(2)与成分分析仪器(6)之间，三者通过160℃复合恒温伴热保温管连接，数采控制系统(7)通过测试控制管线连接取样真空泵(4)、分析真空泵(5)、成分分析仪器(6)。

技术领域

本发明属于航空航天测试技术领域，主要针对的是一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统。

背景技术

在发展高超声速推进的过程中，冲压发动机始终是一个关注的热点。经过近半个世纪的不断探索,燃烧室仍然是发展高超声速推进的关键技术之一，其工作过程复杂，影响燃烧室综合性能评定的因素较多，如何评价燃烧室的综合性能将是进行燃烧室研究首先需要解决的问题。世界各国对冲压发动机综合性能进行了广泛的关注，通过燃气取样获取燃烧组分，因此，如何准确地获得燃烧组分就成为了评定超燃冲压发动机燃烧室性能需要解决的首要问题。

进行冲压发动机燃烧室综合性能评估时，由于燃烧室内温度较高、燃气速度快、燃烧室内存在复杂的激波系的影响，很难对综合性能进行直接的确定。国内外机构已在冲压发动机燃烧室性能评估展开了研究，具体表现在：

日本国家宇航实验室Tohru Mitani等对超音速流场中的燃气取样问题进行了详细的研究，证明了在超音速流场中冻结化学反应和膨胀扩张对流冷却的方法可行。Mitani等人利用探针取样/色谱分析的方法对超燃冲压发动机燃烧室出口尾气进行了取样分析，获得了有意义的燃烧效率。国防科大潘余等教授采用的是燃气分析法中的气体取样-色谱分析法，对燃烧室出口燃气进行采样，通过CP3800色谱仪分析出样气中CO、CO₂和未燃碳氢化合物等成分的含量来计算燃烧效率。

发明内容

本发明的目的是：提出一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，对冲压发动机燃烧室进、出口进行真实取样，通过成分分析仪器进行组分的准确分析，获取冲压发动机燃烧室进出口真实组分。

本发明的技术方案是：一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，包括取样探针1、样气罐2、缓冲罐3、取样真空泵4、分析真空泵5、成分分析仪器6、数采控制系统7，所述取样探针1通过160℃复合恒温伴热保温管连接样气罐2，真空泵5位于样气罐2与成分分析仪器6之间，三者通过160℃复合恒温伴热保温管连接，数采控制系统7通过测试控制管线连接取样真空泵4、分析真空泵5、成分分析仪器6。

所述的一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，采集样气时，数采控制系统7控制样气罐2的集气阀门D1开启，真空阀门D2和旁通阀门D3关闭，样气通过保温管进入样气罐2。

所述的一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，分析样气时，数采控制系统7控制样气罐2的集气阀门D1、真空阀门D2和旁通阀门D3关闭，连通分析管路，开启分析真空泵2，样气从样气罐2流入成分分析仪器6进行分析，分析结果通过测试管线传递给数采控制系统7。

所述的一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，还包括取样真空泵4，所述取样真空泵4连接样气罐2的真空阀门D2和旁通阀门D3，真空泵4通过真空阀门D2对样气罐2抽真空，取样真空泵4通过旁通阀门D3对保温管抽真空。

所述的一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，还包括缓冲罐3，所述缓冲罐3位于取样真空泵4与保温管之间，增加保温管的真空度，提高取样真空泵4抽真空的速度。

所述的一种基于组分分析的暂冲式燃气分析取样系统，还包括成分分析仪器6，所述的成分分析仪器测量组分包括UHC、NO、NO₂、CO、CO₂、O₂、H₂O。