科學家首次在使用X射線的燃氣輪機燃燒室中進行了實驗。科學家說，這些數據將有助于推進燃氣渦輪發動機設計，從而提高功率密度和效率。美國陸軍研究實驗室的無人駕駛飛機系統推進中心首次在使用X射線的燃氣輪機燃燒室中進行了實驗。科學家說，這些數據將有助于推進燃氣渦輪發動機設計，從而提高功率密度和效率。這是世界上最強大的X射線源，”伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校機械科學與工程系副教授Tonghun Lee博士說，他最近與ARL合作。

Lee和他的研究生以及來自ARL UAS推進中心的合作伙伴在伊利諾伊州Argonne國家實驗室的美國能源部高級光子源開設了店鋪，從而進行了一項獨特的實驗，并持續到4月11日。

“我們將在燃氣輪機燃燒室內進行與陸軍相關的噴霧成像，”李說。

李說他們的實驗模仿了典型的陸軍直升機燃氣渦輪發動機內發生的情況。

在燃氣渦輪發動機內部，燃燒器被供給高壓空氣，該高壓空氣通過恒定壓力加熱。在加熱之后，空氣從燃燒器通過噴嘴導向葉片到達渦輪機，產生推力。燃燒室在確定發動機的許多運行特性(如功率密度，燃油效率和排放水平)方面起著至關重要的作用。

“我們正在進行燃燒，這是有史以來第一次在APS進行，我們正在使用X射線源對噴射器尖端的噴霧破碎進行成像，”他說。“通常，液體破裂的區域非常密集，很難在那里對任何東西進行成像。”

通過使用世界上最強大的X射線源，該團隊能夠穿透并了解韌帶或燃燒的燃料束如何分解成小液滴。

“我們正在努力了解燃氣輪機燃燒室內究竟發生了什么，以了解它如何響應不同的運行條件，”Lee說。

在該實驗期間收集的數據將成為數值模擬的初始條件，這將進一步了解燃氣輪機燃燒器。

“我們試圖了解物理學，到目前為止我們一直在猜測，我們可以真實地使用這種X射線源進行可視化，”他說。“我們想要了解我們現在正在做什么，了解燃料的影響。當士兵在不同的位置，他們有不同類型的燃料時，它會如何影響他們的燃燒器?”

該教授表示，從長期來看，他希望實驗數據能夠讓研究人員為未來設計出更優化的燃燒室系統。

“在過去十年左右的時間里，Advance Photon Source已經花費了大量的精力去研究噴霧液滴的分解。而且從未在現場燃燒環境中完成，”Lee說。“因此，我們制造硬件以實現這一目標，這實際上是第一次在燃燒器中燃燒燃燒的情況下完成。”

Lee雖然還是UIUC的一名教員，但他最近還接受了另一個位于伊利諾伊州ARL Central實驗室區域辦事處的研究員職位。陸軍于2017年11月成立了ARL Central，作為其總部位于馬里蘭州的總部的延伸，目標是利用區域科技人才。

“很高興看到一支ARL，UIUC和Argonne研究團隊與先進光子源的獨特能力合作，獲得對燃料噴射和燃燒過程的前所未有的洞察力，”ARL中央區域負責人Mark Tschopp博士說。“看到這個新穎的實驗是非常令人興奮的，因為它象征著ARL Central的全部意義 - 合作加速未來陸軍應用的發現和創新。”

該實驗是該實驗室新的UAS推進中心的第一個成就，它啟動了學術界和工業界之間的大規模合作。ARL于4月2日為該中心剪彩。

“我很高興在UAS推進中心剪彩儀式之后進行這一歷史性實驗，”中心創始人Chol-Bum博士“Mike”Kweon說道，他也是實驗室的推進部門負責人。“我很興奮地實時觀察燃氣輪機燃燒中噴霧破碎過程的質量，這在這種質量下非常難以測量。”

實驗室車輛技術理事會主任Jaret Riddick博士4月4日親自觀看了這次實驗。

“未來垂直升力是陸軍六大現代化重點之一，”里迪克說。“未來的戰術無人機將在未來垂直升降機的無人駕駛團隊中發揮關鍵作用。”

他說，未來無人機小型發動機技術的突破將使更長的持續時間，更大的有效載荷和靜音運行成為可能。

“通過新成立的UAS推進中心的研究合作伙伴關系，例如我們在阿貢國家實驗室目睹的這一合作伙伴關系，將使這些突破成為支持未來垂直升力的陸軍現代化優先事項，”他說。