一种适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统及取样方法与流程

技术特征：
1.一种适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，至少包括：一尾气采集单元，所述尾气采集单元设置于所述高空环境试验模拟舱内，且相对应的设置于航空发动机尾喷口或燃烧室出口截面的后方，用于采集航空发动机或燃烧室排出的尾气；一尾气分析仪，所述尾气分析仪用于对所述航空发动机排出的尾气进行分析得到尾气成分信息，所述尾气分析仪的进气端通过输气管路连接所述尾气采集单元的引气端，并在所述尾气采集单元与尾气分析仪之间的输气管路上设置一真空泵，用于控制尾气从所述尾气采集单元进入所述尾气分析仪中；一数据采集与传输单元，所述数据采集与传输单元的输入端连接所述尾气分析仪，用于采集和传输所述尾气成分信息；多个上位机，多个所述上位机具有第一上位机和第二上位机，所述第一上位机与所述第二上位机之间通信连接，所述第一上位机通讯连接所述数据采集与传输单元的输出端，用于对所述尾气成分信息进行存储与分析，所述第二上位机连接所述航空发动机或燃烧室内的多个传感器，用于对所述航空发动机或燃烧室进行整体性能分析。2.根据权利要求1所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述尾气采集单元为混合式取样探针，所述混合式取样探针的进气端相对应的设置于所述航空发动机尾喷口或燃烧室出口截面的后方。3.根据权利要求2所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述混合式取样探针进一步包括：一冷却腔，所述冷却腔内部具有第一空腔，所述第一空腔内部贯穿一尾气混合总管，且所述尾气混合总管的两端延伸至所述冷却腔外部；一竖直支撑部，所述竖直支撑部具有一长条板状结构、固定于所述长条板状结构内部的多个取样探针以及设置于所述长条板状结构顶部的多个压缩气体出口，所述长条板状结构整体设置于所述冷却腔上方，且所述长条板状结构的底部插入所述冷却腔内，所述长条板状结构内部设置有第二空腔，多个所述取样探针设置于所述第二空腔内，所述取样探针为倒l形结构，所述倒l形结构进气端贯穿所述长条板状结构侧壁延伸至所述长条板状结构外部，用于采集航空发动机排出的尾气，所述倒l形结构出气端贯穿所述长条板状结构底部一直延伸至所述第一空腔内部并与所述尾气混合总管相连通，由多个所述探针采集到的尾气于所述尾气混合总管内进行混合，流经所述取样探针内的尾气流速控制在≯20m/s；一压缩空气降温管，所述压缩空气降温管出气端插入所述第一空腔内部，进气端连接压缩气体供气源，通过向所述压缩空气降温管内通入压缩气体，用于对冷却腔内部环境、尾气混合总管以及尾气混合总管内部的尾气进行降温处理，降温处理后的压缩气体经由所述压缩气体出口排出。4.根据权利要求3所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述尾气混合总管的一端为引气端，所述引气端通过一引气管路与所述输气管路相连通，再通过所述输气管路连接到所述尾气分析仪的进气端，所述尾气混合总管的另一端为反吹管路端。5.根据权利要求4所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述反吹管路端连接一反吹管路，在所述反吹管路上还设置一第一阀门，通过关闭所述第二
阀门的同时开启所述第一阀门，用于将进入取样探针内部的多余燃油排出或者用于将对所述尾气分析仪进行气体标定后清洗所用的残留压缩空气排净；在所述引气管路上还设置第二阀门，在所述尾气采集单元与尾气分析仪之间的输气管路上还设置第三阀门，且所述第三阀门设置于所述真空泵之前，通过控制所述第二阀门和所述第三阀门的开启与关闭，用于控制进入尾气分析仪中的尾气通入量。6.根据权利要求5所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，在所述真空泵与所述尾气分析仪之间的输气管路上还设置一尾气放空管路，在所述尾气放空管路上设置第四阀门，通过开启所述第四阀门开启，用于排空多余尾气。7.根据权利要求1所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，在所述输气管路上还设置有温度传感器和压力传感器，用于实时测定所述输气管路内部的温度、压力。8.根据权利要求1所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述尾气分析仪为组合式气体分析仪，用于对航空发动机排出的尾气中包含o2、co、co2、no2、no、ch4、so2在内的气体进行成分及含量分析。9.根据权利要求1所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统，其特征在于，所述数据采集与传输单元为plc控制器，所述plc控制器的输入端连接所述尾气分析仪，所述plc控制器的输出端连接所述第一上位机。10.一种高温负压尾气取样方法，其特征在于，利用如权利要求1-9中任一项所述的适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统进行，包括以下步骤：尾气分析仪标定：使用多种标准气体对所述尾气分析仪进行标定，标定完成后向所述尾气分析仪中通入压缩空气用于清除残留的标准气体；尾气取样设备安装：先将所述混合式取样探针的进气端相对应的放置于所述航空发动机尾喷口或燃烧室出口截面的后方，航空发动机或燃烧室在高空环境下开始运行，并排出尾气；多余燃油或残留压缩空气排除：关闭所述第二阀门的同时打开第一阀门，将进入取样探针内的多余燃油排净，同时将所述尾气分析仪中的压缩空气排净，多余燃油和压缩空气排净后关闭所述第一阀门；尾气采集与降温：尾气经由多个所述取样探针的进气端进入取样探针内部，再通过取样探针的出气端进入尾气混合总管内进行尾气混合，控制所述取样探针内的尾气流速≯20m/s，同时，通过向所述压缩空气降温管中通入压缩空气对冷却腔内部环境、尾气混合总管以及尾气混合总管内部的尾气进行降温处理，使所述尾气混合总管内的混合尾气温度降温至65℃，完成降温处理后的压缩空气经由所述压缩气体出口排出；尾气成分分析：开启所述第二阀门和第三阀门，降温后的尾气经由所述尾气混合总管的引气端依次进入引气管路和输气管路，最终进入尾气分析仪中进行尾气成分分析得到尾气成分信息，同时通过控制引气管路上的第二阀门和输气管路上的第三阀门，控制尾气分析仪中的尾气通入量；尾气成分信息采集与传输：所述plc控制器采集所述尾气成分信息，再将所述尾气成分信息传输至第一上位机中进行存储、校准与分析工作，同时，第二上位机采集航空发动机或燃烧室内多个传感器的监测信息，对航空发动机或燃烧室进行整体性能分析。

技术总结
本发明涉及一种适用于高空试验台的高温负压尾气取样系统及取样方法，其中高温负压尾气取样系统至少包括：一尾气采集单元、一尾气分析仪、一数据采集与传输单元及多个上位机；其中，尾气采集单元相对应的设置于航空发动机尾喷口或燃烧室出口截面的后方；尾气分析仪进气端经输气管路连接尾气采集单元引气端，并在输气管路上设置一真空泵；数据采集与传输单元的输入端连接尾气分析仪；多个上位机具有第一上位机和第二上位机，第一上位机通讯连接数据采集与传输单元的输出端，第二上位机连接航空发动机或燃烧室内的多个传感器。本发明取样系统具有操作简便、结果准确的特点，能够解决现有高空试验台尚未配备专门的高温负压尾气取样系统的技术问题。样系统的技术问题。样系统的技术问题。


技术研发人员：阮昌龙 王月 吴朋程 李富才 张桂国 林宗元 张纪波 王所国
受保护的技术使用者：青岛航空技术研究院
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/2/3