可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统及实验方法

技术领域

本发明涉及可持续航空燃料应用技术领域，尤其是涉及一种可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统及实验方法。

背景技术

可持续航空燃料(Sustainable Aviation Fuel,SAF)是指生物航煤等源于可再生物质的航空燃料，其全生命周期碳排放可比传统燃料降低60-80％。航空发动机使用SAF需经过严格的适航认证过程，在民航飞机大规模使用SAF之前，在实验室对SAF各项特性(如供油、燃烧等)进行测试及预先研究将为其应用奠定重要数据支撑，但目前用于SAF测试的专用实验系统很少。

目前SAF的原料来源广泛，如餐饮废油、农林废弃物、微藻、木质纤维素等，制备工艺也有很多路线，如费托合成、加氢改制、生物质热解等，不同原料和工艺造成SAF的物化属性不同，如粘度、密度、低热值等，且属性与传统航煤可能有较大的差异，再如SAF不含芳香烃化合物导致其在飞机上的供油系统中使用出现燃油泄漏的现象，冷凝点的不同使部分SAF需要添加抗凝剂，因此SAF无法一开始就100％代替传统航煤，而是先以小比例和航煤掺混使用，再逐渐扩大掺混比例，同时对供油等系统做适应性改变，从而达到逐渐提高替代的比例；而且由于现在SAF的原料和制备成本都较高，导致产出量严重不足，预计未来在使用时前期会使用不同物化属性混合的SAF。因此，对于SAF供油系统的测试系统，特别是SAF混合油供油系统的测试系统研发，至关重要。

航空发动机的供油系统在高空中可能遭受的极端环境很多，比如1)高空低温状态下，供油系统受冷，内部油产生结蜡现象；2)部分供油路由于发动机传热而受到高温的影响，燃油在油管中结焦；3)供油系统的元件受到氧化、受潮、腐蚀、进沙尘颗粒等影响，可能会有微小异物的混入(异物添加)；4)发动机有时会产生一定幅度的振动，使供油系统的油管等以一定振幅运动；5)发动机加力(加速)、减速等过渡态工况，供油系统需及时瞬态响应供油量的变化。在SAF适航取证前，必须验证SAF供油在极端环境下的特性与表现，尤其是混合SAF的特性。但目前涉及SAF供油装置及极端环境测试装置相关的研究较少。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统，可以对均匀混合后的含可持续航空燃料的航空燃油进行多种极端环境下的测试，且还可以对燃料密度和粘度改变导致的供油量偏差进行补偿。

根据本发明第一方面实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统，包括供油混合系统、极端环境模拟系统、航空发动机/燃烧实验系统和供油与回油流量调节系统；

其中，所述供油混合系统用于对不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油；所述极端环境模拟系统与所述供油混合系统相连，所述极端环境模拟系统用于接收并输送所述供油混合系统输出的混合油，以及用于在输送混合油时模拟多种极端环境；

所述供油与回油流量调节系统分别与所述极端环境模拟系统、所述航空发动机/燃烧实验系统和所述供油混合系统相连，所述供油与回油流量调节系统用于在接收所述极端环境模拟系统输出的混合油并调节混合油的流量后，向所述航空发动机/燃烧实验系统供入混合油以便所述航空发动机/燃烧实验系统运行，并将所述航空发动机/燃烧实验系统的排出的混合油以流量可调的方式回流至所述供油混合系统；所述供油与回油流量调节系统还用于在接收所述极端环境模拟系统输出的混合油并调节混合油的流量后，将部分不进入所述航空发动机/燃烧实验系统的多余混合油以流量可调的方式回流至所述供油混合系统。

根据本发明第一方面实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统，具有如下优点，第一、本发明通过设置供油混合系统来对不同的航空燃油进行均匀混合，从而获得混合均匀性高的混合油。第二、本发明通过设置极端环境模拟系统来实现对多种极端环境的模拟，从而使得本发明可以实现在极端环境下对含可持续航空燃料的混合油进行全面实验考核。第三、本发明通过设置供油与回油流量调节系统，一方面可以实现对过渡态环境的模拟，以实现对处于过渡态这种极端环境下的混合油以及混合供油系统进行测试实验；另一方面，可以用于进行燃油特性补偿，从而保证供油流量的准确控制；再一方面，可以根据需要在不经过航空发动机或燃烧实验系统中的燃烧室的前提下，排出可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统中的混合油。综上，本发明可以进行多种极端环境下的实验测试，以便研究和验证含有可持续航空燃料的混合油以及本发明的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统在极端环境下的特性与表现。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述供油混合系统包括多个供油支路、混合腔和调压泵；多个所述供油支路均与所述混合腔连接，用于向所述混合腔注入不同的航空燃油；所述混合腔用于对注入不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油；所述混合腔通过第一输送管路与所述极端环境模拟系统相连，所述调压泵设置在所述第一输送管路上，用于压力可调地将所述混合腔中的混合油输送给所述极端环境模拟系统。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述供油混合系统还包括添加物支路，所述添加物支路的一端与所述第一输送管路相连且位于所述调压泵与所述极端环境模拟系统之间，用于对所述第一输送管路中的混合油掺入添加物。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述极端环境模拟系统包括燃油常温路、燃油高温路和燃油低温路；所述燃油常温路、所述燃油高温路和所述燃油低温路并联设置在所述供油混合系统和所述供油与回油流量调节系统之间；所述燃油常温路用于模拟常温环境，所述燃油高温路用于模拟高温环境，所述燃油低温路用于模拟低温环镜。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述燃油常温路、所述燃油高温路和所述燃油低温路在供油流动方向上各自依次包括第二截止阀、第二调节阀和第二流量计；所述燃油高温路还包括设置在所述燃油高温路上的所述第二调节阀和所述第二流量计之间的用于高温结焦研究的可更换油管以及用于对所述可更换油管加热的加热器；所述燃油低温路还包括设置在所述燃油低温路上的所述第二调节阀和所述第二流量计之间的制冷机。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述极端环境模拟系统还包括振动模拟器，所述振动模拟器用于对所述燃油常温路、所述燃油高温路和所述燃油低温路中的一个或多个施加振动。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述极端环境模拟系统还包括真空泵组，所述真空泵组用于将整个所述极端环境模拟系统抽至接近真空或半真空状态，用于模拟高空的低压环境及用于极端环境下的油路泄露测试。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述供油与回油流量调节系统包括供油路、主回油路和旁侧回油路；所述供油路的两端分别连接所述极端环境模拟系统和所述航空发动机/燃烧实验系统，所述供油路在供油流动方向上依次包括混合器、第一调节泵组和温度/压力传感器；所述主回油路的两端分别连接所述航空发动机/燃烧实验系统和所述混合腔，所述主回油路上在回油流动方向上依次包括第三截止阀、第三调节阀、第三流量计和燃油泵；

所述旁侧回油路的一端与所述供油路相连且位于所述第一调节泵组和所述温度/压力传感器之间，所述旁侧回油路的另一端与所述混合腔相连，所述旁侧回油路在回油流动方向依次包括第四截止阀、第四调节阀、第四流量计和第二调节泵组。

根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一调节泵组由并联的第一大燃油泵和第一小燃油泵组成；所述第二调节泵组由并联的第二大燃油泵和第二小燃油泵组成。

本发明第二方面还提出了一种利用本发明第一方面一些实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统的实验方法。

根据本发明第二方面实施例的实验方法，包括如下步骤：

S1：检查所述可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统的各设备连接和功能是否完好；

S2：运行所述供油混合系统，将不同的航空燃油按照预设比例进行均匀混合形成混合油，使所述极端模拟环境系统在常温下输送混合油，调节所述供油与回流流量调节系统，运行所述航空发动机/燃烧实验系统至稳态运行工况；

S3：记录稳态运行工况的供油相关数据，同时观测所述航空发动机/燃烧实验系统的运行参数，判断所述航空发动机/燃烧实验系统的状态和所述供油混合系统的工作状态是否一切指标正常；若正常，则进行下一步，否则进行故障排除，直到工作正常；

S4：在稳态情况下，反馈混合油的供油特性是否正确，调节所述供油与回油流量调节系统，以补偿燃料密度和粘度改变导致的供油量偏差；

S5：进行不同的极端环境的供油测试实验，并记录对应极端环境下的供油与燃烧的数据；

S6：判断是否完成该预设比例混合油的所有极端环境的供油测试实验，若否，则使所述极端模拟环境系统在常温下输送混合油，同时停止运行所述供油混合系统，排净所述可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统中所有的混合油，然后运行所述供油混合系统重新向所述可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统中注入该预设比例的混合油，循环进行步骤S5和步骤S6；若是，则进行步骤S7；

S7：判断是否完成其他预设比例的混合油的极端环境的供油测试实验，若否，则排净所述可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统中所有的混合油，然后循环进行步骤S2、S3、S4、S5、S6和S7；若是，则结束实验。

根据本发明第二方面实施例的实验方法，实现了对含有可持续航空燃料的混合油在多种极端环境下的供油测试实验，测试结果准确。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一方面实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统的结构示意图。

图2为本发明第一方面实施例中的供油混合系统的结构示意图。

图3为本发明第一方面实施例中的极端环境模拟系统的结构示意图。

图4为本发明第二方面实施例的利用可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统的实验方法的流程框图。

附图标记：

可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000

供油混合系统1

供油支路101 储油罐1011 第一截止阀1012 第一过滤器1013

第一调节阀1014 第一流量计1015 第一燃油泵1016 混合腔102

放油槽1021 混合腔温度传感器1022 混合腔压力传感器1023 调压泵103

第一输送管路104 添加物支路105 其他添加物容器1051 第五截止阀1052

第五调节阀1053 第五流量计1054 离心泵1055

极端环境模拟系统2

燃油常温路201 燃油高温路202 燃油低温路203 第二截止阀2001

第二调节阀2002 第二流量计2003 可更换油管2021 加热器2022

制冷机2031 振动模拟器204 真空泵组205

航空发动机/燃烧实验系统3

供油与回油流量调节系统4

供油路401 混合器4011 第一调节泵组4012 第一大燃油泵40121

第一小燃油泵40122 温度/压力传感器4013 主回油路402

第三截止阀4021 第三调节阀4022 第三流量计4023 燃油泵4024

回油过滤处理器4025 旁侧回油路403 第四截止阀4031 第四调节阀4032

第四流量计4033 第二调节泵组4034 第二大燃油泵40341

第二小燃油泵40342

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图4来描述本发明的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000及实验方法。

如图1至图3所示，根据本发明第一方面实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000，包括供油混合系统1、极端环境模拟系统2、航空发动机/燃烧实验系统3和供油与回油流量调节系统4；其中，供油混合系统1用于对不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油；极端环境模拟系统2与供油混合系统1相连，极端环境模拟系统2用于接收并输送供油混合系统1输出的混合油，以及用于在输送混合油时模拟多种极端环境；供油与回油流量调节系统4分别与极端环境模拟系统2、航空发动机/燃烧实验系统3和供油混合系统1相连，供油与回油流量调节系统4用于在接收极端环境模拟系统2输出的混合油并调节混合油的流量后，向航空发动机/燃烧实验系统3供入混合油以便航空发动机/燃烧实验系统3运行，并将航空发动机/燃烧实验系统3的排出的混合油以流量可调的方式回流至供油混合系统1；供油与回油流量调节系统4还用于在接收极端环境模拟系统2输出的混合油并调节混合油的流量后，将部分不进入航空发动机/燃烧实验系统3的多余混合油以流量可调的方式回流至供油混合系统1。

具体地，航空发动机/燃烧实验系统3既可以为航空发动机也可以为带有燃烧室的燃烧实验系统，以进行混合油燃烧过程。供油混合系统1用于对不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油。可以理解的是，供油混合系统1可以供应不同的航空燃油，例如传统航空煤油和不同种类的可持续航空燃料，供油混合系统1还可以对传统航空煤油和不同种类的可持续航空燃料进行快速均匀混合以获得均匀混合的混合油。由此，本发明具有对多种不同的航空燃油进行均匀混合的功能，可以使获得混合油混合均匀性高。向航空发动机/燃烧实验系统3输送混合均匀性高的混合油有利于保证航空发动机/燃烧实验系统3燃烧状态的稳定性，另外也有利于保证供油量的稳定性。

极端环境模拟系统2与供油混合系统1相连，极端环境模拟系统2用于接收并输送供油混合系统1输出的混合油，以及用于在输送混合油时模拟多种极端环境，例如制冷结蜡、高温结焦、异物添加、振动、低压泄露等多种极端环境。由此，本发明可以实现对含可持续航空燃料的混合油进行多种极端环境下的测试。需要说明的是，实验时，多种极端环境可以根据实验需要相互叠加，从而可以实现几种极端环境的叠加、相互作用的实验验证，也可以单独模拟一种极端环境。

供油与回油流量调节系统4分别与极端环境模拟系统2、航空发动机/燃烧实验系统3和供油混合系统1相连，供油与回油流量调节系统4用于在接收极端环境模拟系统2输出的混合油并调节混合油的流量后，向航空发动机/燃烧实验系统3供入混合油以便航空发动机/燃烧实验系统3运行，并将航空发动机/燃烧实验系统3的排出的混合油以流量可调的方式回流至供油系统；供油与回油流量调节系统4还用于在接收极端环境模拟系统2输出的混合油并调节混合油的流量后，将部分不进入航空发动机/燃烧实验系统3的多余混合油以流量可调的方式回流至供油混合系统1。可以理解的是，供油与回油流量调节系统4可以调节供入航空发动机/燃烧实验系统3的混合油的流量，其中包括快速增大流量和快速减小流量，以及排出混合油，以实现如下功能：第一、对实际中发动机处于过渡态时的供油状态进行模拟，例如燃油流速突然增加或燃油流速突然减小，以实现对处于过渡态这种极端环境下的混合油以及混合供油系统进行测试实验；第二、对因燃料密度和粘度改变而导致的供油量偏差进行补偿，即进行燃油特性补偿，以便于可以准确控制燃油流量；第三、根据需要在不经过航空发动机或燃烧实验系统中的燃烧室的前提下，排出可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中的混合油，以便进行下次测试实验过程。

这里需要说明一下，现有供油系统对传统燃料的供油压力和流量可以做到准确控制，但使用含有可持续航空燃料的混合油作为燃料后，燃料的粘度、密度、低热值等物化属性发生了变化，且这些属性随温度、油压的变化特性也与传统燃料不同，如果供油系统沿用原来的控制策略(如相同工况下还是使油泵设置为原状态)，则物理属性变化会造成油泵针阀泄漏量、供油系统回油量等有改变，所供应的燃料的流量有偏差，用于反馈控制的流量计大多基于体积流量测量，燃油密度改变后其质量流量也需校正。另外，模拟极端环境时，例如高温环境或低温环境也会改变混合油的属性。因此，使用含有可持续航空燃料的混合油作为燃料时，需要根据混合油的属性变化，对因燃料密度和粘度改变而导致的供油量偏差进行补偿，以便于可以准确控制燃油流量，从而保证实验结果的准确性。

根据本发明第一方面实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000，具有如下优点，第一、本发明通过设置供油混合系统1来对不同的航空燃油进行均匀混合，从而获得混合均匀性高的混合油。第二、本发明通过设置极端环境模拟系统2来实现对多种极端环境的模拟，从而使得本发明可以实现在极端环境下对含可持续航空燃料的混合油进行全面实验考核。第三、本发明通过设置供油与回油流量调节系统4，一方面可以实现对过渡态环境的模拟，以实现对处于过渡态这种极端环境下的混合油以及混合供油系统进行测试实验；另一方面，可以用于进行燃油特性补偿，从而保证供油流量的准确控制；再一方面，可以根据需要在不经过航空发动机或燃烧实验系统中的燃烧室的前提下，排出可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中的混合油。综上，本发明可以进行多种极端环境下的实验测试，以便研究和验证含有可持续航空燃料的混合油以及本发明的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000在极端环境下的特性与表现。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1和图2所示，供油混合系统1包括多个供油支路101、混合腔102和调压泵103；多个供油支路101均与混合腔102连接，用于向混合腔102注入不同的航空燃油。需要说明的是，多个供油支路101至少为两个，多个供油支路101中的部分或者全部供油支路101用于向混合腔102注入可持续航空燃料，其余供油支路101用于向混合腔102注入传统航空煤油。混合腔102用于对注入不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油。具体地，例如混合腔102底部设置有搅拌器，能将进入混合腔102的航空燃油迅速充分搅拌均匀。混合腔102通过第一输送管路104与极端环境模拟系统2相连，调压泵103设置在第一输送管路104上，用于压力可调地将混合腔102中的混合油输送给极端环境模拟系统2。由此，供油混合系统1实现了对不同的航空燃油进行均匀混合形成混合油并以一定压力输出混合油。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图2所示，每个供油支路101在供油流动方向上依次设置有储油罐1011、第一截止阀1012、第一过滤器1013、第一调节阀1014、第一流量计1015和第一燃油泵1016。可以理解的是，储油罐1011用于存储可持续航空燃料或传统航空煤油，第一截止阀1012用于控制供油支路101的打开和关闭，第一过滤器1013用于过滤供油支路101中的航空燃油，以避免航空燃油中的杂质进入混合腔102中，第一调节阀1014用于调节供油支路101中航空燃油的流量，第一流量计1015用于监测供油支路101中航空燃油的流量，第一燃油泵1016用于将储油罐1011中的航空燃油抽出以及与第一调节阀1014一起实现对供油支路101中航空煤油的流量和压力的调节。第一调节阀1014的开度范围为0-100％，第一调节阀1014是电控的，可以根据反馈来控制自身开度。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1和图2所示，混合腔102还包括放油槽1021，放油槽1021与混合腔102连接，用于存储从混合腔102放出的混合油。例如一次极端环境测试实验结束后，需要放空可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中的混合油，可以将混合油排放入放油槽1021中。混合腔102还设置有混合腔温度传感器1022和混合腔压力传感器1023用于分别监测混合腔102中的温度和压力。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1和图2所示，供油混合系统1还包括添加物支路105，添加物支路105的一端与第一输送管路104相连且位于调压泵103与极端环境模拟系统2之间，用于对第一输送管路104中的混合油掺入添加物。这里的添加物可以为沙尘颗粒等杂质、霉潮物质、润滑油等。向第一输送管路104中的混合油掺入添加物用于模拟实际中供油系统的元件受到氧化、受潮、腐蚀、进沙尘颗粒等影响，可能会有微小异物的混入的极端情况。使添加物支路105的一端连接在调压泵103与极端环境模拟系统2之间，从而可以避免添加物进入混合腔102中污染混合腔102。

具体地，如图2所示，添加物支路105沿着添加物进入第一输送管路104的方向依次设置有其他添加物容器1051、第五截止阀1052、第五调节阀1053、第五流量计1054和离心泵1055，其他添加物容器1051用于存储沙尘颗粒等杂质、霉潮物质、润滑油等，第五截止阀1052用于控制添加物支路105的截止，第五流量计1054用于调节添加物支路105的流量，第五调节阀1053和离心泵1055共同调节添加物支路105的流量和压力。可以理解的是，沙尘颗粒可以采用空气或者航空燃油等介质送入第一输送管路104中。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1和图3所示，极端环境模拟系统2包括燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203；燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203并联设置在供油混合系统1和供油与回油流量调节系统4之间；燃油常温路201用于模拟常温环境，燃油高温路202用于模拟高温环境，燃油低温路203用于模拟低温环镜。可以理解的是，一方面，通过设置燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203从而可以模拟常温环境、高温环境和低温环境，进而可以对混合油及供油系统进行对应极端环境下的测试实验，例如对输送的混合油进行加热使得混合油结焦，以模拟实际中部分供油路401由于发动机传热而受到高温的影响，燃油在油管中结焦的现象，研究高温极端环境下的供油特性；对输送的混合油降温使得混合油结蜡以模拟高空低温状态下，供油系统受冷，内部油产生结蜡现象。另一方面，燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203为三条不同的油路，组合调节燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203，可以实现混合油温度的瞬态调节(可突变)，且调节范围大。例如关闭燃油高温路202，打开燃油低温路203，即可快速进行低温极端环境相关的测试实验，而无需等待油路冷却；再例如可以使燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203输出的混合油相互混合以瞬间或者极短的时间内获得某一温度的混合油。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图3所示，燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203在供油流动方向上各自依次包括第二截止阀2001、第二调节阀2002和第二流量计2003；可以理解的是，第二截止阀2001用于控制对应油路的通断，第二调节阀2002用于调节对应油路的流量，第二流量计2003用于监测对应油路的流量，第二调节阀2002可以与供油与回油流量调节系统4配合实现对过渡态环境的模拟以及对供油特性的调节。

如图3所示，燃油高温路202还包括设置在燃油高温路202上的第二调节阀2002和第二流量计2003之间的用于高温结焦研究的可更换油管2021以及用于对可更换油管2021加热的加热器2022。设置可更换油管2021，从而在油管结焦后可以快速更换，以进行下次极端环境的实验，另外还可以研究不同油管的结焦性能。可选的，可更换油管2021的形状可以为直管、方波型管、螺旋型管等，以模拟不同形状油管的高温结焦性能。

优选的，加热器2022为电磁辐射加热器，电磁辐射加热器采用电磁感应的原理对油管进行加热，加热速度快，加热温度高，最高温度可达500℃。将第二流量计2003设置在会被加热的可更换油管2021之后，从而第二流量计2003会直接测量测到温度变化后的混合油流量。

如图3所示，燃油低温路203还包括设置在燃油低温路203上的第二调节阀2002和第二流量计2003之间的制冷机2031。可以理解的是，制冷机2031用于给燃油低温路203制冷，最低温度可达-60℃，用于研究低温极端环境下的供油特性。将第二流量计2003设置在制冷机2031之后，从而第二流量计2003会直接测得温度变化后的混合油流量。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图3所示，极端环境模拟系统2还包括振动模拟器204，振动模拟器204用于对燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203中的一个或多个施加振动，从而可以使其产生一定振幅的振动，模拟航空发动机供油管路受不同程度振动，进而可以对燃油常温路201、燃油高温路202或燃油低温路203在受到不同程度振动时的供油特性变化进行研究。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图3所示，极端环境模拟系统2还包括真空泵组205，真空泵组205用于将整个极端环境模拟系统2抽至接近真空或半真空状态，用于模拟高空的低压环境及用于极端环境下的油路泄露测试。也就是说，极端环境模拟系统2可以用于模拟高空的低压环境，可以使得极端环境模拟系统2中的管路处于低压环境中，从而使得本发明可以进行低压环境的油路泄露测试；另外，本发明还可以在高温环境、低温环境、振动环境下进行油路泄露测试。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1所示，供油与回油流量调节系统4包括供油路401、主回油路402和旁侧回油路403；供油路401的两端分别连接极端环境模拟系统2和航空发动机/燃烧实验系统3，供油路401在供油流动方向上依次包括混合器4011、第一调节泵组4012和温度/压力传感器4013。可以理解的是，混合器4011用于对从燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203排出的混合油进行混合，以保证混合油属性的均匀性。第一调节泵组4012用于调节进入航空发动机/燃烧实验系统3中的混合油的压力和流量。温度/压力传感器4013用于测量进入航空发动机/燃烧实验系统3中的混合油的压力和温度。

如图1所示，主回油路402的两端分别连接航空发动机/燃烧实验系统3和混合腔102，主回油路402上在回油流动方向上依次包括第三截止阀4021、第三调节阀4022、第三流量计4023和燃油泵4024。第三截止阀4021用于截止主回油路402，第三调节阀4022用于调节主回油路402的开度，辅助控制流量大小；第三流量计4023用于监测主回油路402的流量，燃油泵4024用于控制主回油路402的混合油的流量大小，燃油泵4024的功率可调、流量可调。此外，主回油路402还包括回油过滤处理器4025，回油过滤处理器4025用于过滤混合油经过航空发动机/燃烧实验系统3后携带的杂质，如金属屑等。

如图1所示，旁侧回油路403的一端与供油路401相连且位于第一调节泵组4012和温度/压力传感器4013之间，旁侧回油路403的另一端与混合腔102相连，旁侧回油路403在回油流动方向依次包括第四截止阀4031、第四调节阀4032、第四流量计4033和第二调节泵组4034。温度/压力传感器4013用于监测进入航空发动机/燃烧实验系统3前的燃油温度和压力

在进行过渡态环境的模拟时，即进入航空发动机/燃烧实验系统3中的混合油的流量需要突然增加或者突然减少，可以组合调节第一调节泵组4012和第二调节泵组4034以使流量可以快速且大范围地发生突变，通过设置第一调节泵组4012和第二调节泵组4034可以使得调节的瞬态性更大，能够满足过渡态工况快速改变油量的要求。

进行燃油特性补偿时，首先，根据每条供油支路101上的第一流量计1015的示数以及储油罐1011中航空燃油的密度计算出每条供油支路101中航空燃油的质量流量，即注入到混合腔102中的质量流量。其次，注入到混合腔102中搅拌均匀后，根据不同的航空燃油自身的物化属性参数以及不同航空燃油的掺混比例(根据每条供油支路101进入混合腔102中的质量流量可以计算得到)，经过理论计算可以获得混合腔102中的混合油的粘度、密度和低热值等属性，以及这些属性随压力、温度的理论变化关系。这里的理论计算方法是已有公开的、非常成熟的混合燃料属性理论计算方法。接着，根据极端环境模拟系统2中的第二流量计2003的示数结合混合油的密度计算得到混合油的实际质量流量，根据航空发动机/燃烧实验系统3对应工况下的理论供油参数(即需要的供油量与供油压力)，调节极端环境模拟系统2中的三个第二调节阀2002、供油与回油流量调节系统4中的第一调节泵组4012和第二调节泵组4034以及主回油路402上的燃油泵4024，使得测得的实际质量流量和供油压力与理论供油参数相等，最终实现了该稳态或极端环境状态下的特性补偿。

根据本发明第一方面的一些实施例，如图1所示，第一调节泵组4012由并联的第一大燃油泵40121和第一小燃油泵40122组成；第二调节泵组4034由并联的第二大燃油泵40341和第二小燃油泵40342组成。第一大燃油泵40121和第二大燃油泵40341主要用于在较大范围的流量区间内调节流量，小燃油泵4024主要用于在较小范围的流量区间内调节流量，大小组合可以覆盖较大的流量范围，流量调节更加精确；且调节的瞬态性更大，能够满足过渡态工况快速改变油量的需求。

根据本发明第一方面的一些实施例，第一调节阀1014、第二调节阀2002、第三调节阀4022、第四调节阀4032和第五调节阀1053的开度范围为0-100％，且均是电控的，可以根据反馈来控制自身开度。

如图4所示，本发明第二方面还提出了一种利用本发明第一方面一些实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000的实验方法。

如图4所示，根据本发明第二方面实施例的实验方法，包括如下步骤：

S1：检查可持续航空料极端环境测试的混合供油系统1000的各设备连接和功能是否完好，以保证实验过程的安全性和高效性。

S2：运行供油混合系统1，将不同的航空燃油按照预设比例进行均匀混合形成混合油，以进行预设比例下的极端环境测试实验，使极端环境模拟系统2在常温下输送混合油，调节供油与回流流量调节系统，运行航空发动机/燃烧实验系统3至稳态运行工况；

S3：记录稳态运行工况的供油相关数据，同时观测航空发动机/燃烧实验系统3的运行参数，判断航空发动机/燃烧实验系统3的状态和供油混合系统1的工作状态是否一切指标正常；若正常，则进行下一步，否则进行故障排除，直到工作正常。这样，可以避免因航空发动机/燃烧实验系统3和供油混合系统1自身运行不稳定而影响实验结果的准确性。

S4：在稳态情况下，反馈混合油的供油特性是否正确，调节供油与回油流量调节系统4，以补偿燃料密度和粘度改变导致的供油量偏差，从而保证供油量的准确性。

S5：进行不同的极端环境的供油测试实验，例如，燃油制冷供油实验、燃油高温结焦供油实验、燃油添加物供油实验、振动供油实验、低压泄露实验和加力等过渡态实验，并记录对应极端环境下的供油与燃烧的数据，以完成预设比例下的极端环境测试实验；

S6：判断是否完成该预设比例混合油的所有极端环境的供油测试实验，若否，则使极端环境模拟系统2在常温下输送混合油，同时停止运行供油混合系统1，排净可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中所有的混合油，然后运行供油混合系统1重新向可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中注入该预设比例的混合油，循环进行步骤S5和步骤S6；若是，则进行步骤S7；

S7：判断是否完成其他预设比例的混合油的极端环境的供油测试实验，若否，则排净可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中所有的混合油，然后循环进行步骤S2、S3、S4、S5、S6和S7；若是，则结束实验。

根据本发明第二方面实施例的实验方法，实现了对含有可持续航空燃料的混合油在多种极端环境下的供油测试实验，测试结果准确。

在一个具体的例子中，一种利用如本发明第一方面一些实施例的可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000的实验方法，包括如下步骤：

S101：在多个供油支路101的储油罐1011中储备好足够多的100％纯航空燃油，例如传统航煤、可持续航空燃料等，并且纯航空燃油均具备正确的粘度、密度、低热值等物化属性数据，在添加物支路105的其他添加物容器1051中准备好杂质、霉潮物质等其他添加物。实验开始，连接航空发动机/燃烧实验系统3，检查可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000的功能，保证相关设备连接完整、功能完好。

S202：运行供油混合系统1，使供油混合系统1按预设的混合比例将各储油罐1011中的燃油输送至混合腔102，开启混合腔102中的搅拌器进行快速均匀搅拌，打开极端环境模拟系统2中的燃油常温路201，调节供油与回油流量调节系统4，使供油与回油流量调节系统4实现混合油的常规稳态供油，使航空发动机/燃烧实验系统3运行至稳态工况。

S303：记录稳态工况下供油相关数据(包括压力、流量等)，同时观测航空发动机/燃烧实验系统3的运行参数(包括功率(推力)、耗油率、冷却液温度、润滑油压力与温度、排气温度等)，判断可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000的工作状态是否一切指标正常。若正常，则进行步骤S404，否则就进行故障排除，直到工作正常，再重新开始实验。

S404：在稳态工况下，根据极端环境模拟系统2中各第二流量计2003反馈的流量以及所需理论供油量判断混合油的供油特性是否正确，调节供油与回油流量调节系统4和调压泵103以补偿燃料密度和粘度改变导致的供油量偏差。更为具体地，根据每条供油支路101上的第一流量计1015的示数以及储油罐1011中航空燃油的密度计算出每条供油支路101中航空燃油的质量流量，即注入到混合腔102中的质量流量。其次，注入到混合腔102中搅拌均匀后，根据不同的航空燃油自身的物化属性参数以及不同航空燃油的掺混比例(根据每条供油支路101进入混合腔102中的质量流量可以计算得到)，经过理论计算可以获得混合腔102中的混合油的粘度、密度和低热值等属性，以及这些属性随压力、温度的理论变化关系。这里的理论计算方法是已有公开的、非常成熟的混合燃料属性理论计算方法。接着，根据极端环境模拟系统2中的第二流量计2003的示数结合混合油的密度计算得到混合油的实际质量流量，根据航空发动机/燃烧实验系统3对应工况下的理论供油参数(即需要的供油量与供油压力)，调节极端环境模拟系统2中的三个第二调节阀2002、供油与回油流量调节系统4中的第一调节泵组4012和第二调节泵组4034以及主回油路402上的燃油泵4024，使得测得的实际质量流量和供油压力与理论供油参数相等，最终实现了该稳态或极端环境状态下的特性补偿。

S505：进行极端环境供油测试实验。如进行燃油制冷结蜡供油实验，则打开燃油低温路203，制冷机2031开始工作将供油温度降至相应要求；如进行燃油高温结焦供油实验，则打开燃油高温路202，选择对应的油管(可更换的油管形状有直管、方波型管、螺旋型管等，模拟供油系统不同形状油管的高温结焦特性)，电磁辐射加热器2022开始工作将燃油温度加热到对应温度；若进行变温交替实验，则通过组合调节燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203来实现燃油温度的瞬态调节(可突变)；如进行添加物供油实验，则开启添加物支路105上的第五截止阀1052，调节离心泵1055的流量，使一定流量的杂质、霉潮物质或润滑油等掺入极端环境模拟系统2中；若进行振动供油实验，则打开振动模拟器204，使对应油路产生一定振幅的振动，用于模拟航空发动机供油管路在受不同程度振动时的供油特性；若进行低压泄露实验，则打开真空泵组205，用于将整个极端环境模拟系统2抽至接近真空或半真空状态，用于模拟高空的低压环境，用于供油路401在高低温、振动等极端环境下的泄露测试；若进行加力等过渡态实验，对应调节第一调节泵组4012、第二调节泵组4034和燃油泵4024，从而实现过渡态工况的油量快速改变的模拟。以上几种极端环境条件的模拟，部分也可以叠加进行。

S606：记录极端环境制造下的供油与燃烧等数据，记录完成后，判断是否完成该混合比例的混合油的所有极端环境性能测试；若否，则将极端环境模拟系统2中的燃油常温路201、燃油高温路202和燃油低温路203都以常温运行，以将可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000除供油混合系统1外的其他油路中的混合油放干净，以避免混合油中含有的高温结焦、低温结蜡、杂质组分等影响下次极端环境实验。重新充入该预设的混合比例的混合油，待供油混合系统1和航空发动机/燃烧实验系统3运行至稳态工况后，循环进行步骤S505和S606，直至该预设混合比例的混合油的所有极端环境性能测试实验完成。

S707：在该预设混合比例的混合油的所有极端环境性能测试实验完成后，判断是否完成其他混合比例的混合油的极端环境测试实验。若否，则需要将可持续航空燃料极端环境测试的混合供油系统1000中的所有混合油均通过混合腔102排出，然后再调整多个供油支路101的供油比例，循环进行步骤S202、S303、S404、S505、S606、S707，直至所有混合比例的混合油的极端环境测试实验结束。需要说明的是，可以利用主回油路在不经过航空发动机或燃烧实验系统中的燃烧室的前提下，排放混合油时，以避免混合油中的杂质进入航空发动机或燃烧实验系统中的燃烧室。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。