胡尚炜, 殷可为, 涂晓波, 杨富荣, 陈 爽

中国空气动力研究与发展中心 设备设计及测试技术研究所, 四川 绵阳 621000

0 引 言

CO是碳氢燃料不完全燃烧的标志性气体。准确测量超燃冲压发动机出口的CO浓度，是评估发动机燃烧效率的重要依据，对改进燃烧室设计和优化燃料配比具有十分重要的意义[1-2]。可调谐半导体吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS) 作为一种基于吸收光谱的非接触激光测量技术，具有结构紧凑、高时间分辨率和无流场扰动等优势[3]，可为发动机地面台架试验高温流场中的组分浓度、温度等信息的定量测量提供有力技术支撑。

自2014年以来，中红外TDLAS技术测量CO在国外已被广泛应用于发动机燃烧诊断。2014年，美国斯坦福大学的Hanson课题组在UVaSCF超声速燃烧平台上，采用4.25和4.86 μm的量子级联激光器，对燃烧尾气中的CO、CO2进行了在线的摩尔分数监测[4]。随后，美国空军技术学院的Wakefield等采用4.58和4.40 μm的QCL半导体激光器，测量了燃烧尾气中的CO和CO2浓度，从而计算出燃烧效率[5]。2016年，美国空军实验室的Busa等将近红外(1.39 μm)TDLAS和中红外(2.70和4.80 μm)TDLAS集成到一套光路共轴的测量系统上，在Wright-Patterson空军基地的RC-22超燃冲压发动机上进行实验，实现对静态温度和H2O、CO、CO2组分摩尔分数的测量[6]。此外，ONERA、DLR等航空航天研究中心都已经具备了中红外吸收光谱技术测量CO的能力。

在国内，TDLAS技术测量CO的研究主要集中于近红外波段和常温环境[7-10]，而高温燃烧场CO的研究仍处于起步阶段，在航空航天领域燃烧场的应用较少。浙江大学徐婷采用2.3 μm的DFB激光器对C3H8/AIR火焰中的CO浓度进行了测量[11]。……