GB/T 44822-2024 航空发动机碳烟颗粒排放测量方法

　　ICS 49.050 CCS V 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 44822—2024

　　航空发动机碳烟颗粒排放测量方法

　　Measurement method for soot emissions from aircraft engines

　　2024-10-26 发布 2025-05-01 实施

　　发

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　布

　　GB/T 44822—2024

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 2

　　5 测量对象 3

　　5.1 发动机类型 3

　　5.2 发动机技术状态 3

　　6 测量系统布局 3

　　7 测量条件 5

　　7.1 大气条件 5

　　7.2 测量场地 5

　　7.3 测量工况 5

　　8 试剂与材料 5

　　8.1 稀释气体 5

　　8.2 二氧化碳标准气体 6

　　8.3 四十烷 6

　　9 仪器设备 6

　　9.1 样气采集、高温输运及样气处理部分 6

　　9.2 测量部分 7

　　10 测量程序 9

　　10.1 测量流程 9

　　10.2 测量前检查 9

　　10.3 环境碳烟颗粒测量 10

　　10.4 测量实施 11

　　10.5 测量后检查 12

　　10.6 数据记录 12

　　11 测量数据处理 13

　　11.1 热泳损失修正 13

　　11.2 计算排放指数 13

　　12 质量保证和控制 14

　　12.1 测量人员 14

　　12.2 仪器设备计量 14

　　12.3 测量支持文件 14

　　Ⅰ

　　GB/T 44822—2024

　　12.4 测量异常处理 14

　　12.5 数据管理 14

　　12.6 安全保障 15

　　13 测量报告 15

　　附录 A (规范性) 测量报告格式 16

　　Ⅱ

　　GB/T 44822—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第 1 部分 ：标准化文件的结构和起草规则》 的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国航空器标准化技术委员会 (SAC/TC 435)提出并归口。

　　本文件起草单位 ：北京航空航天大学、 中国航空综合技术研究所、杭州市北京航空航天大学国际创新研究院、 中国航空发动机研究院、 中国民用航空适航审定中心、 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所、 中国航发商用航空发动机有限责任公司、 中国商用飞机有限责任公司、 中国民航科学技术研究院、 中国环境科学研究院、 中国计量科学研究院、 国家纳米科学中心、 中国计量大学、 中国民航大学、中航通飞华南飞机工业有限公司。

　　本文件主要起草人： 陈龙飞、任海涛、李光泽、常刘勇、朱美印、徐征、张斌、钟生辉、胡雪欢、马晓燕、张承林、宋建宇、刘站平、于宏军、孔祥兴、方杰、崔凝、于敬磊、张越、郑颖尔、尹航、张鹤丰、倪红、王燕军、张文阁、刘俊杰、周素红、朱晓阳、常怀秋、于明州、孔明、徐鹏、陈亮、杨晓军、孙磊、刘航宇、 曲直、刘纯丽。

　　Ⅲ

　　GB/T 44822—2024

　　航空发动机碳烟颗粒排放测量方法

　　警告─使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。

　　1 范围

　　本文件描述了航空发动机碳烟颗粒排放的测量方法，规定了航空发动机碳烟颗粒排放测量的测量对象、测量系统布局、测量条件、试剂与材料、仪器设备、测量程序、测量数据处理、质量保证和控制，以及测量报告内容。

　　本文件适用于航空发动机(以下简称“ 发动机”) 碳烟颗粒排放的测量。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件。

　　GB/T 34525 气瓶搬运、装卸、储存和使用安全规定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　额定推力 rated thrust

　　以国际标准大气海平面静态为条件，在不使用喷水的正常运行条件下能用于起飞的最大推力。 3.2

　　催化去除器 catalytic stripper

　　通过催化氧化去除挥发性物质的去除装置。

　　3.3

　　气体浓度 gas concentration

　　气体混合物中所含有关成分的体积分数。

　　3.4

　　挥发性颗粒 volatile particles

　　排气冷却至 350 ℃ 以下后可凝结的颗粒。

　　注： 如硫酸颗粒。

　　3.5

　　碳烟颗粒 soot particles

　　航空发动机排气管出口平面、当加热到350 ℃ 时不挥发的排放含碳颗粒。

　　3.6

　　颗粒质量浓度 particle mass concentration

　　每单位样品体积的颗粒质量。

　　1

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　　3.7

　　颗粒质量排放指数 particle mass emission index

　　所用的每单位燃料质量排放的颗粒质量。

　　3.8

　　颗粒数目浓度 particle number concentration

　　每单位样品体积的颗粒数目。

　　3.9

　　颗粒数目排放指数 particle number emission index

　　所用的每单位燃料质量排放的颗粒数目。

　　3.10

　　热泳损失 thermophoresis loss

　　颗粒在存在温度梯度时，受热泳力作用会自发性的从温度高的地方向温度低的地方运动，运动过程中产生的颗粒损失。

　　3.11

　　百万分率碳 parts per million carbon

　　在甲烷当量基础上测得的碳氢化合物的摩尔分数乘以 106。

　　注： 体积浓度为 0.000 001 甲烷表示为 1 百万分率碳 。使用气体体积浓度乘以该气体每一摩尔中碳原子数则将碳氢化合物的体积浓度转换为百万分率碳当量值。

　　示例： 体积浓度为 0.000 001 丙烷可换算成 3 百万分率碳的碳氢化合物 ;体积浓度为 0.000 001 的已烷可换算成 6 百万分率碳的碳氢化合物。

　　3.12

　　稳定性 stability

　　在某一给定的时间段内对一给定的不变样品进行重复测量，其产生的量值所能保持的接近程度。

　　3.13

　　零点漂移 zero drift

　　当仪器用于无待测成分的样品时，仪器的输出相对于设定的零点所产生的时间关联性偏离。

　　3.14

　　凝结核粒子计数器 condensation particle counter; CPC

　　测量微纳米级颗粒数目浓度的仪器。

　　注： 工作原理是通过使过饱和工质蒸汽冷凝在颗粒上，让细颗粒物凝结长大到光学可测的尺寸，再采用光学Lorenz﹘Mie 散射方法检测颗粒的数目浓度。

　　3.15

　　宽温域凝结核粒子计数器 wide temperature condensation particle counter;WTCPC

　　能在宽温域 ( −10 ℃~200 ℃) 内测量颗粒数目浓度的凝结核粒子计数器。

　　注： 工作原理是通过使过饱和工质蒸汽冷凝在颗粒上，让细颗粒物凝结长大到光学可测的尺寸，再采用光学Lorenz–Mie 散射方法检测颗粒的数目浓度 。相比于凝结核粒子计数器的主要区别是 ：仪器使用工质不同，饱和段及冷凝段工作温度不同。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　DF： 稀释因子(Dilution Factor)

　　EI： 排放因子(Emission Index)

　　HEPA： 高效颗粒空气过滤器(High Efficiency Particle Air filter)

　　2

　　GB/T 44822—2024

　　LTO： 起飞着陆循环(Landing and Take-Off)

　　STP： 标准温度为 0 ℃、压力为 101.325 kPa 的仪器条件(Instrument condition at Standard Temperature 0 ℃ and Pressure 101.325 kPa)

　　VPR： 挥发性颗粒去除器(Volatile Particle Remover)

　　VRE： 挥发性物质去除效率(Volatile Removal Efficiency)

　　5 测量对象

　　5.1 发动机类型

　　适用的发动机类型包括：

　　a) 涡扇发动机;

　　b) 涡浆发动机;

　　c) 涡喷发动机;

　　d) 涡轴发动机。

　　5.2 发动机技术状态

　　发动机符合以下 3 种技术状态之一：

　　a) 按总装配图完成装配(带机匣)、 经检验合格的新发动机;

　　b) 经检查外观没有损坏、功能性能正常的在用发动机;

　　c) 经检查能启动并运转的故障发动机。

　　6 测量系统布局

　　测量系统布局示意图如图 1 所示，发动机尾喷管排气经过采样探头收集、保温管路输运和稀释气体稀释后，再经过旋风分离器筛分和分流器分流后到达测量部分，测量端分别采用碳烟颗粒质量测量仪和碳烟颗粒数目测量仪对颗粒的质量浓度和数量浓度进行测量。

　　3

　　GB/T 44822—2024

　　标引序号说明：

　　1 ─采样探头;

　　2 ─P1压力控制阀;

　　3 ─分流器1;

　　4 ─单向阀1;

　　5 ─稀释器1;

　　6 ─1 μm旋风分离器

　　7 ─气体加热器;

　　8 ─单向阀2;

　　9 ，10 ，15 ，20 ，23 ─HEPA;

　　11 ─气体冷却器;

　　12 ─气体分析仪;

　　13 ─泵;

　　14 ─分流器2;

　　16 ─流量控制器;

　　17 ─CO2分析仪;

　　18 ─主泵;

　　19 ─碳烟颗粒质量测量仪;

　　21 ─稀释器2;

　　22 ─WTCPC;

　　24 ─VPR;

　　25 ─CPC;

　　L ─该部分管路长度;

　　T ─管路内样气温度;

　　TEGT ─发动机排气温度;

　　P1 ─分流器后样气压力;

　　4

　　GB/T 44822—2024

　　标引序号说明：

　　T1

　　─分流器后样气温度;

　　T2

　　─稀释器1多余气体出口温度。

　　图 1 测量系统布局示意图

　　样气采集部分和样气处理部分管路长度按照发动机类型确定，符合以下规则：

　　a) 对于额定推力大于26.7 kN的航空涡扇发动机，应选用25.0 m±0.5 m;

　　b) 对于其他类型的发动机，可根据测量条件，选用10.0 m ~ 25.0 m。

　　由采样探头采集的样本气体经分流器分为 3 路，一路用于压力控制， 一路用于 CO2等气相组分的测量，另一路通过一级稀释器、旋风分离器与分流器，经稀释冷却并除去大颗粒后，分别通入碳烟颗粒质量测量仪 、碳烟颗粒数目测量仪(若选用常温 CPC，则需要先通过 VPR) 与补流管路中进行相应的测量。

　　7 测量条件

　　7.1 大气条件

　　除另有规定外，大气条件应为海平面国际标准大气，但绝对湿度应为单位千克干空气中含有 0.006 34 kg水蒸气 。 当测试条件不同于国际标准大气条件时，应按国际标准大气条件下的发动机燃烧室进口温度对EImass 和 EInum 进行修正。

　　7.2 测量场地

　　测量场地可为发动机制造商测试台架、机场维护场地等。

　　7.3 测量工况

　　航空发动机碳烟排放测试应采用 LTO 循环测量工况(见表 1) ，应使用表 1 中特定比例的额定推力和运行时间进行测试，以确定发动机的非挥发性微粒物质排放。

　　表 1 LTO 循环测量工况

　　着陆和起飞运行模式

　　特定比例的额定推力

　　运行时间

　　起飞

　　100%

　　0.7 min

　　爬升

　　85%

　　2.2 min

　　进近

　　30%

　　4 min

　　滑行/地面慢车

　　7%

　　26 min

　　8 试剂与材料

　　8.1 稀释气体

　　稀释气体应为高压氮气(纯度 99.99%) 或高压空气，经高效过滤器过滤颗粒物并且 CO2含量小于 0.000 01。

　　5

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　　8.2 二氧化碳标准气体

　　二氧化碳标准气体的体积浓度范围为0.004～0.006。

　　8.3 四十烷

　　四十烷的纯度超过 95%。

　　9 仪器设备

　　9.1 样气采集、高温输运及样气处理部分

　　9.1.1 样气采集部分

　　采样探头应按照下列要求。

　　a) 与排气排出物样本接触的探头材料为不锈钢或其他非反应性材料。

　　b) 如果使用多孔采样探头，则所有采样孔具有相等直径 。采样探头的设计保证通过采样探头组件至少80%的压降发生在孔口处。

　　c) 采样点数不少于12个。

　　d) 采样平面尽可能靠近发动机排气管出口平面，但在任何情况下应处于距出口平面喷管直径的

　　0.5倍范围内。

　　9.1.2 高温输运部分

　　高温输运部分管路应通过一根内径为 4.0 mm~8.5 mm 的管路，长度小于或等于 1 m，管路温度应保持在 160 ℃±15 ℃,管路应由不锈钢或以渗碳为底基的聚四氟乙烯 (PTFE) 制成。选用的稀释器 1 为射流式稀释器，其入口内径不小于 7.59 mm。分流器 1 应满足如下要求。

　　a) 分流器1由不锈钢制成。

　　b) 分流器1本体温度维持在大于或等于145 ℃。

　　c) 分流器1将发动机排气样本分为3个流路。

　　d) 相对于输入流的分流角具有切合实际的锐度，但不超过35°。

　　e) 非挥发性微粒物质样本流路尽可能直通并尽可能短。

　　f) 分流器1的内部几何形状满足如下要求：

　　1) 内壁上无前向台肩;

　　2) 从分流器1 出口到稀释器1 进口的内径无改变;

　　3) 气体管路内径介于4 mm～8.5 mm;

　　4) 多余样本管路内截面面积大于或等于探头端部的总进口面积。

　　9.1.3 样气处理部分

　　9.1.3.1 旋风分离器

　　旋风分离器应按照下列要求。

　　a) 旋风分离器的材料为不锈钢。

　　b) 旋风分离器加热到60 ℃±15 ℃。

　　c) 旋风分离器进口和出口内径与采样管路进口和出口内径之间的差异小于15%。

　　d) 样本流速为25 L/min 下的旋风分离器的性能满足如下规范：

　　1) 切割粒径 ：D50 = 1.0 μm±0.1 μm;

　　6

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　　2) 锐度：(D16/D84)0.5 ≤ 1.25;

　　3) 压力降：ΔP ≤ 2 kPa。

　　9.1.3.2 分流器 2

　　分流器 2 满足如下要求。

　　a) 分流器2本体材料应为不锈钢。

　　b) 分流器2应加热到60 ℃±15 ℃。

　　c) 分流器2应将样本分成3个流路以便将稀释的碳烟颗粒样本送至：

　　1) 碳烟颗粒质量测量仪;

　　2) 挥发性微粒去除器或稀释器2;

　　3) 补给流路。

　　d) 相对于输入流的分流角应具有切合实际的锐度，但不应超过35°。

　　e) 所有碳烟颗粒物质流路宜尽可能直通并尽可能短。

　　f) 分流器2的几何形状应满足如下要求：

　　1) 内壁上无前向台肩;

　　2) 从分流器2到碳烟颗粒质量测量仪进口的内径无改变;

　　3) 从分流器2出口到挥发性微粒去除器进口的内径无改变;

　　4) 从分流器2出口到稀释器2进口的内径无改变。

　　9.2 测量部分

　　9.2.1 碳烟颗粒质量测量仪

　　碳烟颗粒质量测量仪的每个样式和型号均应从仪器制造商或其他具备相关资质的测试和校准实验室获得相关证书，应确认该仪器：

　　a) 测量范围为0.1 µg/m3～1 000 µg/m3或更大的测量范围;

　　b) 分辨率为1 µg/m3或更高;

　　c) 零点漂移为 10 µg/(m3•h);

　　d) 测量精度±10%。

　　9.2.2 挥发性颗粒去除器

　　VPR 每个样式和型号均应从仪器制造商或其他具备相关资质的测试和校准实验室获得相关证书，确认该仪器：

　　a) DF2的变化率应小于10%;

　　b) 挥发性颗粒去除器在每个设定稀释值下的颗粒穿透分数大于 ：30%(15 nm±3 nm) ， 55%(30 nm±3 nm) ，65%(50 nm±3 nm) ，70%(100 nm±3 nm);

　　c) 挥发性颗粒去除器的挥发性物质去除效率 (VRE) 应满足对于纯度超过95%、 电迁移直径为

　　30 nm、进口浓度至少为 10 000 个/cm3 的四十烷[CH3(CH2)38CH3]颗粒去除效率大于99.5%;

　　d) 如果该VPR中含有催化去除器，则稀释剂应是空气(最低氧气含量为10%) ，且催化去除器应指定更换间隔。

　　9.2.3 碳烟颗粒数目测量仪

　　9.2.3.1 凝结核粒子计数器

　　凝结核粒子计数器的每个样式和型号应从仪器制造商或其他具备相关资质的测试和校准实验室获得

　　7

　　GB/T 44822—2024

　　相关证书，确认该仪器满足以下要求。

　　a) 工作液应按照仪器制造商规定的频率进行更换。

　　b) 计数精度应为 2 000 个/cm3至单一颗粒计数模式上限范围的±10%，且计数模式为单一颗粒计数模式。不应使用测光模式。

　　c) 使用聚苯乙烯标准颗粒在电迁移直径为10 nm的颗粒计数效率应大于或等于50%，电迁移直径为

　　15 nm的颗粒计数效率应大于或等于90%。

　　d) 在发动机运行稳定后，数据采集速率应大于或等于1.0 Hz，最小采集时间为30 s。

　　e) 颗粒数目浓度应在标准温度和压力条件下报告为个/cm3 。如果报告值代表的不是标准温度和压力条件下的情况，则凝结核粒子计数器进口处绝对压力的测量精度应优于2%，以便可按照制造商的指导原则将数目浓度修正至标准温度和压力条件。

　　9.2.3.2 宽温域凝结核粒子计数器

　　宽温域凝结核粒子计数器的每个样式和型号应从仪器制造商或其他具备相关资质的测试和校准实验室获得相关证书，确认该仪器满足以下要求。

　　a) 工作液应按照仪器制造商规定的频率进行更换。

　　b) 计数精度为 2 000 个/cm3至单一颗粒计数模式上限范围的±10%，且计数模式为单一颗粒计数模式。不应使用测光模式。

　　c) 针对高温稳定的固体或液体气溶胶进行计数，使得对15 nm电迁移直径颗粒的计数效率应大于或等于50%，对30 nm电迁移直径颗粒的计数效率应大于或等于90%。

　　d) 在发动机运行稳定后，数据采集速率应大于或等于1.0 Hz，最小采集时间应为30 s。

　　e) 颗粒数目浓度应在标准温度和压力条件下报告为个/cm3 。如果报告值代表的不是标准温度和压力条件下的情况，则宽温域凝结核粒子计数器进口处绝对压力的测量精度应优于2%，以便可按照制造商的指导原则将数目浓度修正至标准温度和压力条件。

　　f) 进口前VPR为可选项。

　　9.2.4 二氧化碳分析仪

　　二氧化碳分析仪主要性能规格为：

　　a) 稳定性： 在1 h时段内，优于所取满刻度量程的±2%或体积浓度为± 0.000 1 ( 以较大者为准);

　　b) 分辨率 ：优于所取满刻度量程的±0.5%或体积浓度为± 0.000 1 ( 以较大者为准);

　　c) 零点漂移： 在1 h时段内，小于所取满刻度量程的±1%或体积浓度为± 0.000 1 ( 以较大者为准);

　　d) 测量区间：0%~10%体积浓度。

　　9.2.5 一级泵、流量控制器

　　一级泵和流量控制器应将通过稀释器 1 样气出口的总样品流速(补给流量 、碳烟颗粒质量仪和VPR 的流速总和 )保持在一个恒定水平，即在比外界压力至多低 10 kPa 的情况下，保持在 25 L/min± 2 L/min 的范围内。

　　流量控制器上游应安装 1 个颗粒过滤器，以防止损坏仪器。

　　9.2.6 碳氢化合物分析仪

　　碳氢化合物分析仪的协同响应要使用合适的、经认证的、可追踪的丙烷校准气体和合适的零级混合气体进行调节。碳氢化合物分析仪的结果通常以体积当量百万分率碳表示。

　　碳氢化合物分析仪主要性能规格为：

　　8

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　　a) 稳定性 ：在1 h时段内，优于所取满刻度量程的±2%或±1.0 百万分率碳( 以较大者为准);

　　b) 分辨率 ：优于所取满刻度量程的0.5%或0.5 百万分率碳( 以较大者为准);

　　c) 零点漂移 ：在1 h时段内，小于所取满刻度量程的±1%或±0.5 百万分率碳( 以较大者为准);

　　d) 线性度： 每个量程内对空气中丙烷的响应需呈线性，且变动范围在满刻度的±2%以内，否则，应进行校准修正;

　　e) 测量区间：0 百万分率碳～ 5 000 百万分率碳。

　　10 测量程序

　　10.1 测量流程

　　发动机碳烟颗粒排放测量流程见图 2。

　　图 2 发动机碳烟颗粒排放测量流程

　　10.2 测量前检查

　　10.2.1 检查样气采集与气相管路部分的渗漏，渗漏流量应小于0.4 L/min。 检查配置图如图 3 所示，检查方法如下：

　　a) 关闭单向阀1和P1压力控制阀将气体管路与碳烟测量部分隔离;

　　b) 封堵探头并断开与气体分析仪的连接管路;

　　c) 连接样气流量泵测量渗漏流量。

　　9

　　GB/T 44822—2024

　　标引序号说明：

　　1─采样探头;

　　2─P1压力控制阀; 3─分流器1;

　　4─单向阀1;

　　5─样气流量泵。

　　图 3 样气采集与气相管路部分检查配置图

　　10.2.2 检查样气采集部分和气相管路清洁度，碳氢化合物读数不应超过发动机怠速排放水平的 1%或体积浓度为 0.000 001，以较大者为准 。检查方法如下：

　　a) 关闭单向阀1和P1压力控制阀将气相管路与碳烟测量部分隔离;

　　b) 将气相管路与探头隔离，并将采样管连接到零气源;

　　c) 将系统加热到执行碳氢化合物测量所需的工作温度;

　　d) 操作样气流量泵并将流速设置为发动机排放测试期间使用的流速;

　　e) 记录碳氢化合物分析仪的数据。

　　10.2.3 检查传输部分清洁度和渗漏， 30 s 内平均碳烟质量浓度应小于 1 μg/m3 ，30 s 内平均碳烟数目浓度应小于 2.0 个/cm3 。检查方法如下：

　　a) 关闭单向阀1，使稀释气体经HEPA过滤进入稀释器1;

　　b) 分流器2的每路流量应等于发动机测试期间使用的流量;

　　c) 若选用常温CPC，需将DF2设置为VPR正常工作的最低值;

　　d) 当测量到的碳烟数目浓度稳定时，至少记录30 s的数据。

　　10.2.4 如采样部分更换了任意组件，或自上次使用后进行了清洁，或之前用于发动机排气采样以外的用途，则碳烟颗粒采样部分应对发动机排气进行至少 30 min 的采样。

　　10.3 环境碳烟颗粒测量

　　发动机碳烟颗粒测量前，应进行环境碳烟颗粒测量，测量过程中环境样气从稀释器 1 多余气体出口处进入。测量配置图如图4 所示，测量方法如下：

　　a) 关闭单向阀1;

　　b) 关闭单向阀2，切断稀释器1的稀释气体流入;

　　c) 确保分流器2每个流道的流量与发动机测试期间的流量相等;

　　d) 当测量到的碳烟颗粒质量和数目浓度稳定时，至少记录3 min的数据;

　　e) 计算测量数据的平均值。

　　10

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　　标引序号说明：

　　1 ─单向阀1;

　　2 ─稀释器1;

　　3 ─旋风分离器;

　　4 ─气体加热器;

　　5 ─单向阀2;

　　6 ，8 ，13 ，16─HEPA;

　　7 ─分流器 2;

　　9 ─流量控制器;

　　10 ─主泵;

　　11 ─CO2分析仪;

　　12 ─碳烟颗粒质量测量仪;

　　14 ─稀释器 2;

　　15 ─WTCPC;

　　17 ─VPR;

　　18 ─CPC;

　　L ─该部分管路长度;

　　T ─管路内样气温度;

　　T2 ─环境样气温度。

　　图 4 环境碳烟颗粒测量配置图

　　10.4 测量实施

　　发动机碳烟颗粒测量步骤如下。

　　a) 将发动机置于测试台上。

　　b) 按流程连接各部件、管路及测量设备，组装完成采样测量系统。

　　c) 预热采样测量系统。

　　11

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　　d) 打开采样探头通道与稀释气体通道。

　　e) 设定被测发动机的工况。

　　f) 启动发动机并运行至设定工况。

　　g) 在满足下列要求的条件下进行连续测量：

　　1) T1≥ 145 ℃;

　　2) T2 = 60 ℃±15 ℃;

　　3) 稀释器1出口流量为25 L/min±2 L/min;

　　4) 碳烟颗粒质量测量仪、碳烟颗粒数目测量仪均已处于正常工作状态。

　　h) 按照附录A的要求记录测量数据。

　　i) 所有工况条件下的测试都应进行碳平衡检查：

　　1) 根据气相管路中气体分析仪测得的总碳气体浓度 ,利用燃料的化学反应方程式推算当前工况下的空气/燃料比;

　　2) 根据发动机厂商的设计数据，估算当前工况下实际的空气/燃料比;

　　3) 对两者进行比较，要求误差不超过15%。

　　j) 每间隔不超过1 h，检查气体分析仪零点漂移 。如任意一次变化超过满量程的2%，则应重新运行该部分的测试。

　　10.5 测量后检查

　　10.5.1 测量结束后应重新检查气体分析仪零点漂移并修正测量数据。

　　10.5.2 用稀释气体对样气采集部分进行反冲洗，反冲洗时间至少 5 min，以防止采样探头及管路内存有未燃烧的燃料。样气采集部分反冲洗配置图如图 5 所示，操作步骤如下：

　　a) 关闭单向阀1和P1压力控制阀将气体管路与碳烟颗粒测量部分隔离;

　　b) 断开气相管路的各部件;

　　c) 将稀释气体从气相管路通入。

　　标引序号说明：

　　1─采样探头;

　　2─分流器1;

　　3─P1压力控制阀;

　　4─单向阀1。

　　图 5 样气采集部分反冲洗配置图

　　10.6 数据记录

　　数据记录符合以下要求。

　　a) 对于碳烟颗粒质量和数目浓度、稀释前后CO2浓度，应至少记录60 s的数据并计算在STP下的平均值。

　　b) 若碳烟颗粒质量测量仪未对样品压力进行测量，则：

　　12

　　GB/T 44822—2024

　　1) 测量分流器2出口和补流入口之间的压力;

　　2) 若选用常温CPC，还需测量VPR出口和碳烟颗粒数目测量仪入口之间的压力。

　　c) 若需要，可记录用于计算与粒径相关的传输损失的参数。

　　d) 若需要进行更精确的燃料分析，则需使用已知的燃料参数重新计算EImass和EInum。

　　11 测量数据处理

　　11.1 热泳损失修正

　　最大的热泳损失(>95%) 产生于样气采集部分，主要由于该部分样气温度将从发动机排放温度冷却到管路温度。热泳损失系数：

　　当 TEGT< T1 ：kthermo = 1;

　　当 TEGT ≤ T1时， kthermo按公式(1) 计算：

　　kthermo …………………………(1)

　　式中：

　　kthermo ─测量碳烟颗粒质量和数目浓度的热泳损耗系数;

　　T1 ─稀释器1进口管壁的温度，单位为摄氏度 (℃);

　　TEGT ─发动机实测的或根据性能推导出的发动机排气管出口平面气体温度，单位为摄氏度 (℃)。

　　11.2 计算排放指数

　　应计算发动机所排放碳烟颗粒质量和数目的排放指数，计算步骤如下。

　　a) 按公式(2) 计算热泳损失修正后的碳烟颗粒质量排放指数，用科学计数法，以3位有效数字进

　　行报告：

　　EImass kthermo …………………………

　　式中：

　　EImass ─热泳损失修正后的碳烟颗粒数目排放指数，单位为毫克每千克燃料(mg/kg);

　　sootmass_STP ─STP下的稀释的碳烟颗粒数目浓度，单位为个每立方厘米(个/cm3 )。

　　[CO2]dil1 ─第一级稀释后湿二氧化碳的平均体积比气体浓度， 用百万分率表示;

　　DF1 ─第一级稀释因子;

　　[CO] ─湿排气样品中一氧化碳的平均体积比气体浓度， 用百万分率表示;

　　[CO2]b ─干空气中的二氧化碳气体体积浓度， 数值为410 ， 用百万分率表示;

　　[HC] ─湿排气样品中碳氢化合物的平均体积比气体浓度， 用百万分率表示;

　　Mc ─碳相对原子质量;

　　α ─燃料的原子氢碳比， 烃类燃料分子中的碳原子数与氢原子数的比值;

　　MH ─氢相对原子质量。

　　b) 按公式( 3) 计算热泳损失修正后的碳烟颗粒数目排放指数， 用科学计数法， 以 3 位有效数字进行报告：

　　13

　　GB/T 44822—2024

　　EInum kthermo …………………………

　　式中：

　　EInum ─热泳损失修正后的碳烟颗粒数目排放指数， 单位为个每千克燃料( 个/kg) ;

　　DF2 ─第二级稀释因子;

　　sootnum_STP ─STP下的稀释的碳烟颗粒数目浓度， 单位为个每立方厘米( 个/cm3 )。

　　12 质量保证和控制

　　12.1 测量人员

　　测量人员应经过培训合格后上岗。

　　12.2 仪器设备计量

　　测量所用的仪器设备应经过计量检定机构的检定合格，并在有效期内 。进入测量场所后进行计量复查，复查合格后给出准用证。

　　12.3 测量支持文件

　　发动机碳烟颗粒的测量所需的文件和资料一般包括以下信息。

　　a) 用于识别发动机特性、所用燃料和数据分析方法的一般信息，包括：

　　1) 发动机识别信息;

　　2) 额定推力(kN) 或额定功率(kW);

　　3) 基准增压比;

　　4) 燃料规范基准;

　　5) 燃料氢/碳比;

　　6) 燃料信息(氢含量、总芳烃含量、萘类含量、硫含量);

　　7) 数据获取方法;

　　8) 针对采样系统收集部分中的热泳损失进行修正的方法;

　　9) 数据分析方法。

　　b) 发动机测试产生的数据，包括：

　　1) 测量记录的数据;

　　2) 特定发动机工况下的碳烟颗粒质量排放指数EImass(mg/kg);

　　3) 特定发动机工况下的碳烟颗粒数目排放指数EInum(个/kg)。

　　12.4 测量异常处理

　　测量因发动机故障问题需要中断时，应由委托方和承担方共同研究决定 。应查清故障原因，分析机理，明确处理意见。故障排除后要经主管质量部门检查、验收批准并由双方认可后恢复测量。

　　测量因测量设备故障问题需要中断时，应由承担方彻底查清原因，明确处理意见 。故障排除后要经主管质量部门检查、验收批准并由双方认可后恢复测量。

　　12.5 数据管理

　　发动机测试过程中产生的数据应提交由专门的机构进行保存，且保存时间不低于 30 年。

　　民用航空发动机碳烟颗粒排放测量数据宜建立数据库进行管理。

　　14

　　GB/T 44822—2024

　　12.6 安全保障

　　在测量过程中采取以下安全保障措施：

　　a) 对可能出现的不安全因素，应制定相应的制度和安全防护措施;

　　b) 应保证仪器设备用电安全;

　　c) 应防止采样装置管路高温烫伤;

　　d) 如选用压缩气瓶供气，稀释气体应符合GB/T 34525的规定;

　　e) 发动机在起动、运行、关机过程中，发动机测试间不准许有任何人员在场，特殊情况可以按照发动机制造商的安全规范操作。

　　13 测量报告

　　测量报告一般包括但不限于以下内容：

　　a) 测量对象;

　　b) 所使用的标准;

　　c) 测量方法;

　　d) 测量结果;

　　e) 测量日期。

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　　GB/T 44822—2024

　　附 录 A (规范性)测量报告格式

　　航空发动机碳烟颗粒排放测量基本信息报告格式见表 A.1。

　　表 A.1 航空发动机碳烟颗粒排放测量基本信息报告格式

　　一、发动机信息

　　生产企业名称

　　生产企业地址

　　发动机型号

　　发动机类别

　　额定推力/kN或功率/kW

　　发动机增压比

　　已工作时长/h

　　是否存在故障

　　二、燃料信息

　　(若实验过程中使用了不同种类的燃料 ，则每种燃料的信息都需填写)

　　氢/碳比

　　净热值MJ/kg

　　氢含量质量浓度

　　总芳烃含量体积浓度

　　萘含量体积浓度

　　硫含量质量浓度

　　三、所使用的标准

　　四、测量方法

　　测试人员：

　　签字：

　　年 月 日

　　航空发动机碳烟颗粒排放相关测量结果报告格式见表 A.2。

　　表 A.2 航空发动机碳烟颗粒排放相关测量结果报告格式

　　一、测量结果

　　日期

　　环境温度/℃

　　环境压力/ kPa

　　环境相对湿度/ %

　　试验测量参数记录

　　参数名称

　　单位

　　数值

　　探头进口温度(发动机排气温度TEGT)

　　℃

　　稀释器1入口温度(T1)

　　℃

　　16

　　GB/T 44822—2024

　　表 A.2 航空发动机碳烟颗粒排放相关测量结果报告格式(续)

　　稀释器1多余气体出口温度(T2)

　　℃

　　旋风分离器工作温度

　　℃

　　测量部分质量测量管路温度

　　℃

　　测量部分数目测量管路温度

　　℃

　　VPR(若选用常温CPC) 加热级温度

　　℃

　　CPC入口温度

　　℃

　　气体管路气体冷却器出口温度

　　℃

　　稀释器1样气出口流量

　　L/min

　　碳烟颗粒质量测量仪流量

　　L/min

　　碳烟颗粒数目测量仪流量

　　L/min

　　碳烟颗粒数目测量仪所需稀释气体流量

　　L/min

　　碳烟颗粒数目测量仪所需多余气体出口流量

　　L/min

　　补流流量

　　L/min

　　气相管路流量

　　L/min

　　样气CO2体积浓度

　　%

　　补流CO2体积浓度

　　%

　　稀释器1入口压力

　　kPa

　　碳烟颗粒质量测量仪入口压力

　　kPa

　　碳烟颗粒数目测量仪入口压力

　　kPa

　　碳烟颗粒质量测量仪读数

　　μg/m3

　　碳烟颗粒数目测量仪读数

　　个/cm3

　　测试前环境空气颗粒质量浓度

　　μg/m3

　　测试后环境空气颗粒质量浓度

　　μg/m3

　　测试前环境空气颗粒数目浓度

　　个/cm3

　　测试后环境空气颗粒数目浓度

　　个/cm3

　　清洁度测试值(背景气体体积浓度)

　　%

　　发动机燃油质量流量

　　kg/s

　　样气采集部分总弯折角度

　　(°)

　　碳烟颗粒排放指数计算

　　碳烟颗粒质量排放指数EImass(mg/kg)

　　碳烟颗粒数目排放指数EInum(个/kg)

　　二、观察到的异常现象

　　17

　　GB/T 44822—2024

　　表 A.2 航空发动机碳烟颗粒排放相关测量结果报告格式(续)

　　评定结果

　　□合格

　　□不合格

　　测试人员：

　　签字：

　　年 月 日

　　—

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