[发明专利]一种确定油箱惰化系统富氮气体流量需求的方法

权利要求书

1.一种确定油箱惰化系统富氮气体流量需求的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

步骤一、确定飞机油箱初始氧气浓度、油箱体积；确定油箱气相空间初始氧气浓度O_u,i，油箱体积V；

步骤二、根据飞机爬升时间以及设定的爬升结束时油箱气相空间氧气浓度确定爬升阶段富氮气体需求流量；

步骤三、根据飞机爬升结束时的油箱气相空间氧气浓度、巡航时间以及巡航结束时设定的油箱气相空间氧气浓度确定巡航阶段富氮气体需求流量；

步骤四、根据飞机巡航结束时的油箱气相空间氧气浓度、下降时间以及下降结束时设定的油箱气相空间氧气浓度确定下降阶段富氮气体需求流量；

步骤五、根据飞机爬升、巡航以及下降阶段中的最大富氮气体流量初步选择相对应的中空纤维膜制氮装置；

步骤六、根据步骤五中所选择的中空纤维膜制氮装置的实验性能数据计算飞机在爬升、巡航以及下降阶段的惰化情况，并调整分离膜性能和富氮气体流量；

步骤七、判断惰化过程中油箱气相空间氧气浓度是否满足惰化要求；如满足惰化过程中油箱气相空间氧气浓度要求，即可确定此时富氮气体流量为油箱惰化所需流量；如不满足氧气浓度要求，则返回步骤六，调整分离膜性能和富氮气体流量，重新计算飞行机在不同阶段的惰化情况，直至满足惰化过程中油箱气相空间氧气浓度要求。

2.根据权利要求1所述的一种确定油箱惰化系统富氮气体流量需求的方法，其特征在于，所述的步骤二中在爬升阶段，飞机油箱气相空间压力降低，气相空间气体向外界环境排放，根据下式计算爬升阶段富氮气体需求流量：

其中，m_OU和m_NU是时间t内气相空间氧气和氮气质量变化；m_OF和m_NF是时间t内氧气和氮气从燃油中析出的质量；m_ONEA,in和m_NNEA,in为时间t内流入油箱的富氮气体中氧气和氮气质量；m_OU,out和m_NU,out为时间t内气相空间流出至环境的氧气和氮气质量；

由于平衡状态的破坏，氧气和氮气从燃油中析出的质量表示如下：

式中，m_OF和m_NF是压力、燃油温度和容积变化后，从燃油中析出的氧气和氮气的质量；β_O和β_N为氧气和氮气的Ostwald系数；R_O和R_N为氧气和氮气的气体常数；p_OU、p_NU、V_F、T_F分别为气相空间氧气和氮气分压、燃油体积和燃油温度；

分压力关系为：

p_t＝p_OU+p_NU+p_v (5)

式中，p_t为气相空间总压；p_v为燃油蒸气分压；

由理想气体状态方程得分压力与气体质量的关系：

式中，m_OU和m_NU是气相空间氧气和氮气质量；T_U是气相空间温度；V_U是气相空间容积；

氧气和氮气按它们的摩尔分数比被排出：

m_OU,outp_NUM_N＝m_NU,outp_OUM_O (8)

式中，M_O和M_N为氧气和氮气的摩尔质量；m_OU,out和m_NU,out为气相空间流出至环境的氧气和氮气质量；

求解上述方程可得到惰化过程中油箱气相空间氧气浓度随时间的变化关系，根据所设定爬升结束时刻油箱气相空间氧气浓度即可确定富氮气体流量需求，则富氮气体流量为：

式中，m_NEA,in为时间t内富氮气体质量。