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　　【仪表网 行业标准】近日，由 TC435(全国航空器标准化技术委员会)归口，北京航空航天大学 、中国航空综合技术研究所 、中国航空发动机研究院 、中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所等单位起草的国家标准计划《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》已完成征求意见稿编制，现公开征求意见。
 

　　航空发动机在机场周围和巡航高度均会排放大量非挥发性颗粒物，除了对大气环境造成破坏外，还会在高空形成尾迹云和卷云，进而影响太阳辐射和水汽分布，导致全球气候变暖。国际民用航空组织一直采用烟度值标准对黑碳颗粒物进行限制，但随着发动机燃烧技术进步，基于烟度的测量方法已无法准确评估先进航空发动机颗粒物排放水平。2023年国际民航组织将全面实施最新的航空发动机颗粒物数目法规，特别关注排气中纳米级非挥发性颗粒物，对测量敏感度和准确度的要求比烟度法显著提升。
 

　　我国C919大飞机和航空发动机要取得适航法规认证并飞往国外，必须满足最新国际航空排放适航规章要求。由于发动机纳米颗粒排放源具有温度高、尺寸小、多分散、形貌杂等特征，传统测量颗粒质量的方法难以精准检测纳米颗粒，因此新法规从测量大颗粒质量向精确测量纳米颗粒数量转变。国外纳米颗粒数量测量的核心技术严格封锁，而我国该技术几乎空白，严重阻碍了航空业发展。
 

　　然而，我国航空发动机排放颗粒物目前仍采用基于烟度法的CCAR34部适航标准，该标准难以满足先进航空发动机颗粒物排放水平的准确评估，亟需提出航空发动机碳烟颗粒排放测量方法国家标准，为我国大飞机和航空发动机适航取证提供支撑。
 

　　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》的规则起草。
 

　　本文件规定了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理、测量条件、试剂与材料、仪器设备、测量对象、测量步骤、测量数据处理、质量保证和控制，以及测量报告等内容。本文件适用于航空发动机碳烟颗粒排放的测量。
 

　　标准环境测量条件：
 

　　除另有规定外，标准环境测量条件如下：a) 温度:15℃～25℃；b) 压力：100 kPa～103 kpa；c) 相对湿度：30%～60%；d) 环境照度：500 lx～1000 lx。
 

　　仪器设备：
 

　　1.采样装置
 

　　采样装置宜符合ARP1179和ARP1256的要求，所有仪器设备应进行校准和维护。其主要技术要求如下：a) 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；b) 样品管道的总长度不超过35m(从采样探头的尖部至测量仪器的进样口)。
 

　　2 测量装置
 

　　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 µg/m3～1000 µg/m3或更大；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%。
 

　　2.2 碳烟颗粒去除器
 

　　挥发性颗粒去除器(VPR)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) 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应大于：30%(15 nm)，55%(30 nm)，65%(50 nm)，70%(100 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10000个/cm3的四十烷(CH3(CH2)38CH3)，且颗粒去除效率大于99.5%；d) 如果该VPR中含有催化去除器，则稀释剂必须是空气(最低氧气含量为10%)，且催化去除器必须指定更换间隔。
 

　　3 碳烟颗粒数目测量仪
 

　　3.1 常温碳烟颗粒数目测量仪
 

　　常温Sootni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，应确认该仪器：a) 工作液按照仪器制造商规定的频率进行更换；b) 计数精度为2000个/cm3至单一颗粒计数模式上限范围的±10%，且计数模式应为单一颗粒计数模式。不允许使用测光模式；c) 使用Emery油气溶胶在10 nm电迁移直径的计数效率大于或等于50%，15 nm电迁移直径的计数效率大于或等于90%；d) 在发动机运行稳定后，数据采集速率大于或等于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，则常温Sootni进口处绝对压力的测量精度应该优于2%，以便可以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。
 

　　3.2 高温碳烟颗粒数目测量仪
 

　　高温Sootni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，应确认该仪器：a) 工作液按照仪器制造商规定的频率进行更换；b) 计数精度为2000个/cm3至单一颗粒计数模式上限范围的±10%，且计数模式应为单一颗粒计数模式。不允许使用测光模式；c) 使用高温稳定的固体或液体气溶胶在15 nm电迁移直径的计数效率大于或等于50%，30 nm电迁移直径的计数效率大于或等于90%；d) 在发动机运行稳定后，数据采集速率大于或等于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，则高温Sootni进口处绝对压力的测量精度应该优于2%，以便可以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为可供选择的选项。
 

　　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小时时段内，优于所取满刻度量程的±2%或±100 ppm(以较大者为准)；b) 分辨率：优于所取满刻度量程的±0.5%或100 ppm(以较大者为准)；c) 零点漂移：在1小时时段内，小于所取满刻度量程的±1%或±100 ppm(以较大者为准)；d) 测量区间：0%到10%(vol%)。
 

　　5.一级泵、流量控制仪
 

　　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25 slpm±2 slpm。流量控制器上游应安装一个颗粒过滤器，以防止损坏仪器。
 

　　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ppmC表示。碳氢化合物分析仪主要性能规格为：a) 稳定性：在1小时时段内，优于所取满刻度量程的±2%或±1.0 ppmC(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 ppmC(以较大者为准)；c) 零点漂移：在 1 小时时段内，小于所取满刻度量程的±1%或±0.5 ppmC(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到5000 ppmC。
 

　　测量报告：
 

　　测量报告格式参见附录 A，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) 观察到的异常现象；f) 测量日期。
 

　　更多详情请见附件。