在燃气涡轮发动机的燃烧室内，科学家们使用阿贡国家实验室先进光子源的世界上最强的X射线源，在内部看到正式的不可见过程。
美国陆军研究实验室的无人驾驶飞机系统推进中心凭借其在使用X射线的燃气轮机燃烧室的实验取得了历史性的第一名。科学家表示，这些数据将有助于推动燃气涡轮发动机设计实现更高的功率密度和效率。
“这是世界上最强的X射线源，”伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校机械科学与工程系副教授Tonghun Lee博士最近与ARL合作。
Lee和他的研究生以及ARL ARS UAS推进中心的合作伙伴在伊利诺州阿贡国家实验室的美国能源部先进光子源商店开设了一个独特的实验，并持续到4月11日。
Lee说：“我们来这里是为了与陆军有关的燃气轮机燃烧室内进行喷雾成像。
李说，他们的实验模仿了典型的陆军直升机燃气涡轮发动机内发生的情况。
在燃气涡轮发动机内部，燃烧器被供给由恒定压力加热的高压空气。加热后，空气从燃烧器通过喷嘴导向叶片到达涡轮机，产生推力。燃烧室在确定许多发动机的运行特性（如功率密度，燃油效率和排放水平）方面起着至关重要的作用。
“我们正在进行燃烧，这是APS首次完成，我们正在使用X射线源在喷油器的尖端成像喷雾分解，”他说。“通常情况下，液体分解的区域非常密集，并且很难在那里成像任何东西。”
来自美国陆军研究实验室无人驾驶飞机系统推进中心的团队成员使用强大的X射线在点火期间看到燃气轮机燃烧室内部。研究人员希望利用这些数据来优化发动机效率。
通过使用世界上最强大的X射线源，该团队能够渗透并理解韧带或燃烧的燃料链如何分解成小液滴。
“我们正试图准确理解燃气轮机燃烧室内发生的情况，以了解它如何响应不同的运行条件，”Lee说。
在这个实验中收集的数据将成为进一步了解燃气轮机燃烧室的数值模拟的初始条件。
“我们正试图理解物理学，直到今天我们一直在猜测，我们真的可以使用这个X射线源进行可视化，”他说。“我们想要了解我们现在正在做什么，了解燃料的影响，当士兵离开不同的地点，他们有不同类型的燃料时，它们将如何影响他们拥有的燃烧器？”
这位教授稍微长一点说，他希望实验数据能够让研究人员为未来设计更优化的燃烧系统。
“在过去的十年里，Advance Photon Source花费了大量的精力来观察喷雾液滴的分解，而且从来没有在现场燃烧的环境中完成它，”Lee说。“所以我们制造了硬件来实现这一目标，实际上这是第一次使用燃烧器中的燃烧气流进行生活。”
李，虽然仍然是UIUC的教师，但最近还接受了另一个职位，担任伊利诺斯州ARL中心实验室区域办事处的研究员。作为总部位于马里兰州的总部的延伸，陆军于2017年11月成立了ARL中心，旨在利用区域科技人才。
ARL中央区域负责人Mark Tschopp博士表示：“很高兴看到ARL，UIUC和Argonne的研究人员与Advanced Photon Source的独特能力一起工作，以获得对燃料喷射和燃烧过程的前所未有的洞察力。“能够亲身体验这个新颖的实验真是令人兴奋，因为它象征着ARL Central的全部内容 - 合作加速未来陆军应用的发现和创新。”
该实验是该实验室的新UAS推进中心的第一个成就，该中心启动了学术界和工业界之间的大规模合作关系。4月2日，ARL为中心举行剪彩活动。
“我非常高兴能够在UAS推进中心剪彩仪式后进行这个历史性的实验，”中心创始人Chol-Bum“Mike”Kweon博士说，他也是该实验室的推进部门负责人。“我很高兴看到燃气轮机燃烧过程中的喷雾分解过程的质量实时，这是非常难以衡量的质量。”
4月4日，实验室车辆技术总监Jaret Riddick博士亲自观看了实验。
Riddick说：“未来垂直升力是陆军六个现代化优先事项之一。“未来的战术无人机将在Future Vertical Lift的有人无人合作中发挥关键作用。”
他说，未来无人机的小型发动机技术的突破将延长持续时间，更大的有效载荷和无声操作。
“通过新成立的无人机推进中心（如我们在阿贡国家实验室见到的研究中心）的研究合作伙伴关系，将使这些突破成为支持未来垂直升力的陆军现代化优先考虑事项，”他说。
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