【儀表網 行業標準】近日，由 TC435(全國航空器標準化技術委員會)歸口，北京航空航天大學 、中國航空綜合技術研究所 、中國航空發動機研究院 、中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所等單位起草的國家標準計劃《航空發動機碳煙顆粒排放測量方法》已完成征求意見稿編制，現公開征求意見。
 

　　航空發動機在機場周圍和巡航高度均會排放大量非揮發性顆粒物，除了對大氣環境造成破壞外，還會在高空形成尾跡云和卷云，進而影響太陽輻射和水汽分布，導致全球氣候變暖。國際民用航空組織一直采用煙度值標準對黑碳顆粒物進行限制，但隨著發動機燃燒技術進步，基于煙度的測量方法已無法準確評估先進航空發動機顆粒物排放水平。2023年國際民航組織將全面實施最新的航空發動機顆粒物數目法規，特別關注排氣中納米級非揮發性顆粒物，對測量敏感度和準確度的要求比煙度法顯著提升。
 

　　我國C919大飛機和航空發動機要取得適航法規認證并飛往國外，必須滿足最新國際航空排放適航規章要求。由于發動機納米顆粒排放源具有溫度高、尺寸小、多分散、形貌雜等特征，傳統測量顆粒質量的方法難以精準檢測納米顆粒，因此新法規從測量大顆粒質量向精確測量納米顆粒數量轉變。國外納米顆粒數量測量的核心技術嚴格封鎖，而我國該技術幾乎空白，嚴重阻礙了航空業發展。
 

　　然而，我國航空發動機排放顆粒物目前仍采用基于煙度法的CCAR34部適航標準，該標準難以滿足先進航空發動機顆粒物排放水平的準確評估，亟需提出航空發動機碳煙顆粒排放測量方法國家標準，為我國大飛機和航空發動機適航取證提供支撐。
 

　　本文件按照GB/T 1.1-2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規則起草。
 

　　本文件規定了航空發動機碳煙顆粒排放測量的原理、測量條件、試劑與材料、儀器設備、測量對象、測量步驟、測量數據處理、質量保證和控制，以及測量報告等內容。本文件適用于航空發動機碳煙顆粒排放的測量。
 

　　標準環境測量條件：
 

　　除另有規定外，標準環境測量條件如下：a) 溫度:15℃～25℃；b) 壓力：100 kPa～103 kpa；c) 相對濕度：30%～60%；d) 環境照度：500 lx～1000 lx。
 

　　儀器設備：
 

　　1.采樣裝置
 

　　采樣裝置宜符合ARP1179和ARP1256的要求，所有儀器設備應進行校準和維護。其主要技術要求如下：a) 選用的稀釋器1為射流式稀釋器，其入口內徑不小于 7.59 mm；b) 樣品管道的總長度不超過35m(從采樣探頭的尖部至測量儀器的進樣口)。
 

　　2 測量裝置
 

　　2.1 碳煙顆粒質量測量儀
 

　　碳煙顆粒質量測量儀的每個樣式和型號均應從儀器制造商或其他具備相關資質的測試和校準實驗室獲得相關證書，應確認該儀器：a) 測量范圍為 0 µg/m3～1000 µg/m3或更大；b) 分辨率為 1 µg/m3或更高；c) 零點漂移為 10 μg/m3/h；d) 測量精度±10%。
 

　　2.2 碳煙顆粒去除器
 

　　揮發性顆粒去除器(VPR)的每個樣式和型號均應從儀器制造商或其他具備相關資質的測試和校準實驗室獲得相關證書，應確認該儀器：a) DF2的變化率應小于10%；b) 揮發性顆粒去除器在每個設定稀釋值下的顆粒穿透分數應大于：30%(15 nm)，55%(30 nm)，65%(50 nm)，70%(100 nm)；c) 揮發性顆粒去除器的揮發性物質去除效率(VRE)應滿足對于純度超過95%、電遷移直徑為30 nm、進口濃度至少為10000個/cm3的四十烷(CH3(CH2)38CH3)，且顆粒去除效率大于99.5%；d) 如果該VPR中含有催化去除器，則稀釋劑必須是空氣(最低氧氣含量為10%)，且催化去除器必須指定更換間隔。
 

　　3 碳煙顆粒數目測量儀
 

　　3.1 常溫碳煙顆粒數目測量儀
 

　　常溫Sootni的每個樣式和型號應從儀器制造商或其他具備相關資質的測試和校準實驗室獲得相關證書，應確認該儀器：a) 工作液按照儀器制造商規定的頻率進行更換；b) 計數精度為2000個/cm3至單一顆粒計數模式上限范圍的±10%，且計數模式應為單一顆粒計數模式。不允許使用測光模式；c) 使用Emery油氣溶膠在10 nm電遷移直徑的計數效率大于或等于50%，15 nm電遷移直徑的計數效率大于或等于90%；d) 在發動機運行穩定后，數據采集速率大于或等于1.0 Hz，最小采集時間為30 s；e) 顆粒數目濃度應在標準溫度和壓力條件下報告為個/cm3。如果報告值代表的不是標準溫度和壓力條件下的情況，則常溫Sootni進口處絕對壓力的測量精度應該優于2%，以便可以按照制造商的指導原則將數目濃度修正至標準溫度和壓力條件。
 

　　3.2 高溫碳煙顆粒數目測量儀
 

　　高溫Sootni的每個樣式和型號應從儀器制造商或其他具備相關資質的測試和校準實驗室獲得相關證書，應確認該儀器：a) 工作液按照儀器制造商規定的頻率進行更換；b) 計數精度為2000個/cm3至單一顆粒計數模式上限范圍的±10%，且計數模式應為單一顆粒計數模式。不允許使用測光模式；c) 使用高溫穩定的固體或液體氣溶膠在15 nm電遷移直徑的計數效率大于或等于50%，30 nm電遷移直徑的計數效率大于或等于90%；d) 在發動機運行穩定后，數據采集速率大于或等于1.0 Hz，最小采集時間為30 s；e) 顆粒數目濃度應在標準溫度和壓力條件下報告為個/cm3。如果報告值代表的不是標準溫度和壓力條件下的情況，則高溫Sootni進口處絕對壓力的測量精度應該優于2%，以便可以按照制造商的指導原則將數目濃度修正至標準溫度和壓力條件；f) 進口前VPR為可供選擇的選項。
 

　　4.二氧化碳分析儀
 

　　二氧化碳分析儀主要性能規格為：a) 穩定性：在1小時時段內，優于所取滿刻度量程的±2%或±100 ppm(以較大者為準)；b) 分辨率：優于所取滿刻度量程的±0.5%或100 ppm(以較大者為準)；c) 零點漂移：在1小時時段內，小于所取滿刻度量程的±1%或±100 ppm(以較大者為準)；d) 測量區間：0%到10%(vol%)。
 

　　5.一級泵、流量控制儀
 

　　一級泵和流量控制器應將通過稀釋器1樣氣出口的總樣品流速(補給流量、碳煙顆粒質量儀和VPR的流速總和)保持在一個恒定水平，即在比外界壓力至多低10 kPa的情況下25 slpm±2 slpm。流量控制器上游應安裝一個顆粒過濾器，以防止損壞儀器。
 

　　6.碳氫化合物分析儀
 

　　碳氫化合物分析儀的協同響應要使用合適的、經認證的、可追蹤的丙烷校準氣體和合適的零級混合氣體進行調節。碳氫化合物分析儀的結果通常以體積當量ppmC表示。碳氫化合物分析儀主要性能規格為：a) 穩定性：在1小時時段內，優于所取滿刻度量程的±2%或±1.0 ppmC(以較大者為準)；b) 分辨率：優于所取滿刻度量程的0.5%或0.5 ppmC(以較大者為準)；c) 零點漂移：在 1 小時時段內，小于所取滿刻度量程的±1%或±0.5 ppmC(以較大者為準)；d) 線性度：每個量程內對空氣中丙烷的響應需呈線性，且變動范圍在滿刻度的±2%以內，否則，應進行校準修正；e) 測量區間：0到5000 ppmC。
 

　　測量報告：
 

　　測量報告格式參見附錄 A，一般包括但不限于以下內容：a) 測量對象；b) 所使用的標準；c) 測量方法；d) 測量結果；e) 觀察到的異常現象；f) 測量日期。
 

　　更多詳情請見附件。