美國Boom超聲速公司正研究激光診斷技術，以更精確地了解燃料進入發動機後的行為(wei) 。該公司正在推進超聲速飛機和發動機的開發工作，開發超聲速噴氣發動機容錯率極低，尤其是在燃燒室中，燃料、空氣、熱量和壓力在此匯聚，為(wei) 此需要新方法研究燃燒行為(wei) 。

　　在美國的一處燃燒測試設施中，Boom公司的工程師們(men) 使用高功率激光器和高速攝像機，以驚人的細節可視化燃料噴霧和火焰行為(wei) 。這項工作不僅(jin) 支持該公司的超聲速發動機的研發，也為(wei) 一款正在為(wei) 高效人工智能數據中心開發的衍生燃氣輪機的研發提供了支持。

　　測試在佐治亞(ya) 理工學院的本·津恩燃燒實驗室進行，該公司設計了一個(ge) 發動機單燃料噴嘴，用於(yu) 超聲速發動機的測試。它將測試高壓壓氣機、高壓渦輪和燃燒室。激光束通過一係列反射鏡以及柱麵透鏡和球麵透鏡進行整形，形成一層薄薄的光片。這層光片穿過從(cong) 噴嘴噴出的燃料噴霧。

　　他們(men) 采用的方法是，將圓形光束轉換成薄光片，任何穿過激光光片的燃料液滴都會(hui) 散射光線。這種現象被稱為(wei) 米氏散射，它使工程師能夠直接觀察液滴尺寸、噴霧分布和均勻性。高速攝像機每秒拍攝數千幀，實時生成燃料霧化均勻性的可視化圖像。通過研究燃料液滴的光散射，從(cong) 而量化液滴分布和燃料噴霧的均勻性。

　　均勻的燃油噴射不僅(jin) 僅(jin) 是一項精細化改進，它對發動機的耐久性和效率至關(guan) 重要。均勻的燃油噴射對於(yu) 確保發動機內(nei) 部各扇形區域的均勻散熱至關(guan) 重要，燃油噴射不均勻會(hui) 導致散熱不均勻。

　　燃燒不均勻會(hui) 導致燃燒室出口處出現溫度梯度，形成熱點，從(cong) 而對渦輪葉片造成不對稱的熱負荷。長此以往，會(hui) 縮短部件壽命或限製運行裕度。如果燃燒室排氣溫度分布不均勻，則可能導致渦輪葉片耐久性問題。

　　除了噴霧可視化之外，Boom公司還利用光學濾光片直接成像火焰位置，從(cong) 而顯示燃燒室內(nei) 部熱釋放發生的位置。工程師可以快速識別噴嘴一側(ce) 的性能是否燃燒均勻。

　　如果噴嘴頂部到底部或兩(liang) 側(ce) 的亮度存在差異，則表明噴嘴一側(ce) 的噴射效果不佳，工程設計最理想形態是一個(ge) 均勻、中空的錐形噴射噴口。

　　激光診斷工作是Boom公司更廣泛的推進係統路線圖的一部分，該路線圖旨在從(cong) 部件級測試過渡到完整的發動機驗證。重要的是，這項工作並非僅(jin) 限於(yu) 航空領域。同樣的燃燒、效率和耐久性方麵的研究成果也被應用於(yu) Boom公司專(zhuan) 為(wei) 人工智能數據中心設計的燃氣輪機，在後者中，效率、熱管理和可靠性同樣至關(guan) 重要。

　　Boom公司希望用這種模式，在設計階段盡早進行測試，盡早消除風險，用數據驗證假設並利用測試數據來指導設計決(jue) 策。（航柯）