一种燃油结冰试验弯管段注水装置的制作方法

本发明涉及飞机燃油系统试验，尤其是指一种燃油结冰试验弯管段注水装置。

背景技术：

1、在民用航空发动机适航取证中，燃油系统结冰试验是重要考核项目，而配置符合规范与设计要求的含水燃油则是适航验证顺利开展的前提。当前，燃油结冰试验配置饱和燃油主要采用离线配水和在线注水两种方式。

2、离线注水，即先在常温下配置饱和燃油，而后冷却至飞行过程中可能遇到的临界结冰条件。根据标准《sae arp1401b aircraft fuel system and component icingtest》，采用离线注水方式配置的水油混合物一般含水量偏低(对应特定温度下的饱和溶解度)，且水分会分布在整个燃油系统内，并在某些位置产生聚集，具有含水量无法复现的缺陷。

3、在线注水，即在试验工况下的低温燃油管路中直接注入常温水或高含水量的预制乳化液(水油混合物)，使其与低温燃油混合，形成满足适航验证要求的含水燃油。根据标准《sae arp6340 engine fuel system, apu and component fuel icing test》，相比于离线注水，该方法可显著提升低温燃油含水量，同时保证测量的稳定性与一致性。不过，采用在线注水方式制备含水燃油也存在以下问题：

4、1. 在低温燃油环境中直接注水或预制乳化液，水分容易形成冰晶黏附于喷嘴出口，继而聚集成冰，存在堵塞喷嘴的风险；

5、2. 在直管路沿流向注水或预制乳化液，水分存在与低温燃油掺混不充分的可能性(取决于喷嘴的雾化特性)，对试验件入口截面水油分布的均匀性产生影响；

6、3. 在直管路垂直流向(或以一定角度)注水或预制乳化液，水分存在快速贴壁的可能性(取决于注入压力)，对试验件入口截面水油分布的均匀性产生影响；

7、4. 供油管路弯管段下游存在低速区，横截面流速均匀性较差，容易成为水分积聚的位置。

8、由此，为了满足-56.5℃低温环境下航空发动机燃油系统大流量在线注水的适航验证需求，需要对现有的低温燃油注水装置进行改进，以克服上述存在的技术问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种燃油结冰试验弯管段注水装置，可实现低温燃油在线注水。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种燃油结冰试验弯管段注水装置，包括：

3、低温主油路弯管段，其内部形成低温主油路；

4、常温水路，与所述低温主油路相连，所述常温水路包括用于将常温水注入所述低温主油路内部的常温水路喷嘴孔；

5、常温副油路，与所述低温主油路相连，所述常温副油路包括用于将常温油注入所述低温主油路内部的常温副油路喷嘴孔；

6、其中，所述常温水路喷嘴孔和所述常温副油路喷嘴孔形成嵌套喷嘴，使得在低温燃油与常温水之间建立温度隔离带。

7、在本发明的一种实施方式中，所述常温水路喷嘴孔和所述常温副油路喷嘴孔位于所述低温主油路弯管段的转弯处。

8、在本发明的一种实施方式中，所述低温主油路弯管段为135°弯管段。

9、在本发明的一种实施方式中，所述常温水路包括依次相连通的常温水路旋流腔连接端口、常温水路旋流腔导入孔、常温水路旋流腔和所述常温水路喷嘴孔。

10、在本发明的一种实施方式中，所述常温水路旋流腔包括相互连通的锥形段和柱形段，所述锥形段朝远离所述柱形段方向逐渐扩展，所述锥形段与所述常温水路喷嘴孔相连通，所述柱形段分别与所述常温水路旋流腔导入孔和所述常温水路旋流腔连接端口相连通。

11、在本发明的一种实施方式中，所述常温水路旋流腔连接端口横置于所述低温主油路弯管段下方，所述常温水路旋流腔连接端口为螺纹端口，所述常温水路旋流腔导入孔为等径直孔，所述常温水路旋流腔连接端口的轴线高于所述常温水路旋流腔导入孔的轴线，且两者内表面相切。

12、在本发明的一种实施方式中，所述常温副油路包括依次相连通的常温副油路连接端口、常温副油路过渡孔和所述常温副油路喷嘴孔；所述常温副油路与所述低温主油路位于同一平面，所述常温副油路过渡孔一端与所述常温副油路喷嘴孔连通，另一端与所述常温副油路连接端口连通。

13、在本发明的一种实施方式中，所述常温副油路连接端口为螺纹端口，所述常温副油路过渡孔为等径直孔，所述常温副油路连接端口的轴线低于所述常温副油路过渡孔的轴线，且两者内表面相切。

14、在本发明的一种实施方式中，所述低温主油路弯管段包括低温主油路出口和低温主油路入口，还包括将所述常温副油路和低温主油路入口相连的常温副油路支撑肋板以及将所述常温水路旋流腔连接端口和所述低温主油路出口相连的常温水路旋流腔连接端口支撑肋板。

15、在本发明的一种实施方式中，所述常温水路喷嘴孔嵌套于所述常温副油路喷嘴孔内。

16、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

17、本发明所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，该装置常温水路喷嘴孔与常温副油路喷嘴孔组成的嵌套喷嘴，在低温燃油与常温水之间建立温度隔离带，有助于防止注入的常温水过早结冰堵塞喷嘴，实现对低温燃油直接配水。

18、该装置常温水经过旋流腔被赋予周向旋转速度，有助于常温水与低温燃油充分掺混；当采用预制乳化液(水油混合物)代替常温水时，旋流作用使乳化液在输运过程中得到强化掺混，有助于维持长距离输运中的组分均匀性。

19、该装置利用低温主油路135°弯管段的喷嘴射流抵消低温燃油在弯管内转向时的离心作用，有助于改善下游流场的速度均匀性，提升燃油结冰试验供油品质。

20、该装置通过调节低温主油路、常温副油路和常温水路的流量配比，可实现燃油含水量动态调节。

技术特征：

1.一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温水路喷嘴孔（4）和所述常温副油路喷嘴孔（5）位于所述低温主油路弯管段的转弯处。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述低温主油路弯管段为135°弯管段。

4.根据权利要求1所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温水路包括依次相连通的常温水路旋流腔连接端口（10）、常温水路旋流腔导入孔（2）、常温水路旋流腔（3）和所述常温水路喷嘴孔（4）。

5.根据权利要求4所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温水路旋流腔（3）包括相互连通的锥形段和柱形段，所述锥形段朝远离所述柱形段方向逐渐扩展，所述锥形段与所述常温水路喷嘴孔（4）相连通，所述柱形段分别与所述常温水路旋流腔导入孔（2）和所述常温水路旋流腔连接端口（10）相连通。

6.根据权利要求5所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温水路旋流腔连接端口（10）横置于所述低温主油路弯管段下方，所述常温水路旋流腔连接端口（10）为螺纹端口，所述常温水路旋流腔导入孔（2）为等径直孔，所述常温水路旋流腔连接端口（10）的轴线高于所述常温水路旋流腔导入孔（2）的轴线，且两者内表面相切。

7.根据权利要求1所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温副油路包括依次相连通的常温副油路连接端口（7）、常温副油路过渡孔（6）和所述常温副油路喷嘴孔（5）；所述常温副油路与所述低温主油路位于同一平面，所述常温副油路过渡孔（6）一端与所述常温副油路喷嘴孔（5）连通，另一端与所述常温副油路连接端口（7）连通。

8.根据权利要求7所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温副油路连接端口（7）为螺纹端口，所述常温副油路过渡孔（6）为等径直孔，所述常温副油路连接端口（7）的轴线低于所述常温副油路过渡孔（6）的轴线，且两者内表面相切。

9.根据权利要求4所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述低温主油路弯管段包括低温主油路出口（1）和低温主油路入口（9），还包括将所述常温副油路和低温主油路入口（9）相连的常温副油路支撑肋板（8）以及将所述常温水路旋流腔连接端口（10）和所述低温主油路出口（1）相连的常温水路旋流腔连接端口支撑肋板（11）。

10.根据权利要求1所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，其特征在于，所述常温水路喷嘴孔（4）嵌套于所述常温副油路喷嘴孔（5）内。

技术总结本发明涉及一种燃油结冰试验弯管段注水装置。本发明包括低温主油路弯管段，其内部形成低温主油路；常温水路，与所述低温主油路相连，所述常温水路包括用于将常温水注入所述低温主油路内部的常温水路喷嘴孔；常温副油路，与所述低温主油路相连，所述常温副油路包括用于将常温油注入所述低温主油路内部的常温副油路喷嘴孔；所述常温水路喷嘴孔和所述常温副油路喷嘴孔形成嵌套喷嘴，使得在低温燃油与常温水之间建立温度隔离带。本发明所述的一种燃油结冰试验弯管段注水装置，该装置常温水路喷嘴孔与常温副油路喷嘴孔组成的嵌套喷嘴，在低温燃油与常温水之间建立温度隔离带，有助于防止注入的常温水过早结冰堵塞喷嘴，实现对低温燃油直接配水。技术研发人员：秦启豪,张壮受保护的技术使用者：中国航发控制系统研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29