基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统及方法
本发明涉及飞行器动力技术领域，具体涉及一种基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统及方法，所述发动机性能强化系统包括储油箱、燃油泵、压气机、微通道催化反应器、混合器和燃烧室；所述储油箱通过第一输油管路和第二输油管路分别连通至所述混合器的入口，所述混合器的出口连通至所述燃烧室；所述第一输油管路上沿流体流向依次设置有所述燃油泵和所述微通道催化反应器；所述压气机通过第一送气管路连通至所述微通道催化反应器的入口且通过第二送气管路连通至所述混合器的入口。基于催化部分氧化的航空燃油现场制氢可以高效、安全地为飞行器提供氢气，解决了储运问题，还帮助解决了航空发动机在极端条件下遇到的点火与燃烧问题。
发明专利
CN202311532472.7
2023-11-16
CN117569924A
2024-02-20
F02C7/22(2006.01)
清华大学
隋然;张方港;郑树;任祝寅
100084 北京市海淀区清华园1号
北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
孙璐璐
北京;11
1.一种基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述发动机性能强化系统包括：储油箱(1)、燃油泵(2)、压气机(7)、微通道催化反应器(9)、混合器(12)和燃烧室(13)； 所述储油箱(1)通过第一输油管路和第二输油管路分别连通至所述混合器(12)的入口，所述混合器(12)的出口连通至所述燃烧室(13)； 所述第一输油管路上沿流体流向依次设置有所述燃油泵(2)和所述微通道催化反应器(9)； 所述压气机(7)通过第一送气管路连通至所述微通道催化反应器(9)的入口且通过第二送气管路连通至所述混合器(12)的入口。 2.根据权利要求1所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述第一输油管路上还设置有第一燃油流量调节阀(3)，所述第一燃油流量调节阀(3)位于所述燃油泵(2)与所述微通道催化反应器(9)之间。 3.根据权利要求1所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述第一输油管路上还设置有单向阀(10)和球阀(11)，所述单向阀(10)和所述球阀(11)位于所述微通道催化反应器(9)与所述混合器(12)之间，所述单向阀(10)位于所述球阀(11)的下游。 4.根据权利要求1所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述第二输油管路上设置有第二燃油流量调节阀(4)。 5.根据权利要求1所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述第一送气管路上设置有第一气体流量调节阀(6)，所述第二送气管路上设置有第二气体流量调节阀(5)。 6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述发动机性能强化系统还包括能够给所述微通道催化反应器(9)提供热量的回热器(8)，所述燃烧室(13)通过第三送气管路将部分尾气送入所述回热器(8)的进气口。 7.根据权利要求6所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化系统，其特征在于，所述第三送气管路上设置有第三气体流量调节阀(14)。 8.一种基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化方法，其特征在于，所述发动机性能强化方法包括以下步骤： S1、打开储油箱(1)，利用燃油泵(2)从储油箱(1)中抽取预定量的航空燃油，利用第一燃油流量调节阀(3)调整燃油流量；启动压气机(7)，利用第一气体流量调节阀(6)调整空气流量，使得预定比例的空气与航空燃油进入第一输油管路后再进入微通道催化反应器(9)，发生催化部分氧化反应； S2、分别利用第二燃油流量调节阀(4)与第二气体流量调节阀(5)控制第二输油管路上空气与航空燃油的流量并送入混合器(12)，同时将催化部分氧化反应后的富氢气体产物通过球阀(11)和单向阀(10)后送入混合器(12)，在混合器(12)中将富氢气体产物、空气与航空燃油混合，输入至燃烧室(13)内进行燃烧反应。 9.根据权利要求8所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化方法，其特征在于，所述发动机性能强化方法还包括以下步骤： S3、利用第三气体流量调节阀(14)控制部分尾气进入回热器(8)中来对微通道催化反应器(9)进行加热。 10.根据权利要求8所述的基于航空燃油现场制氢的发动机性能强化方法，其特征在于，步骤S1中催化部分氧化反应的当量比在1～10之间；发动机性能强化系统输入的总燃油与总空气满足当量比≤1。