高温高压的烈焰之中，航空发动机与燃气轮机的燃烧室正经历着一场前所未有的燃料革命。天然气、氢气、氨气乃至液态金属，这些多元化的燃料如何在同一个燃烧室内高效稳定地燃烧，成为了通向低碳未来的关键考验。
能源转型的时代浪潮下，航空发动机和燃气轮机正面临前所未有的燃料多样化挑战。传统的航空煤油和天然气虽然仍在主导市场，但氢气、氨气等低碳/零碳燃料的融入已成为不可逆转的趋势。
这场燃料革命的核心战场，集中在燃烧室这一关键部件上。而多燃料试验设备仪器，正是科学家和工程师们解开高效低碳燃烧密码的关键钥匙。
01 为何需要多燃料试验？
航空业贡献了全球约4%的人为温室气体排放，传统航空燃料的碳足迹问题日益严峻。与此同时，能源安全战略也要求动力装备能够适应多种燃料来源。
多燃料兼容性已成为现代燃气轮机和航空发动机的核心竞争力。它不仅要满足多种燃料的稳定燃烧，还要在降低污染物排放、提高燃烧效率等方面表现优异。
没有先进的试验设备，就无法获取燃烧过程的关键数据，也无法验证新燃料、新设计的可行性。这就是为什么全球科研机构和领先企业都在争相建设高水平多燃料燃烧试验平台的原因。
02 试验设备技术进展
近年来，中国在燃烧试验平台建设方面取得了显著进展。2025年2月，东方汽轮机公司开工建设“大功率燃气轮机燃烧器试验平台”，该平台配备全自动燃料调节系统及高精度数据采集系统，可实现多燃料兼容（天然气/氢气/氨气等）。
上海交通大学也计划在2025年5至7月采购“高温高压湍流燃烧实验台”，包含高压和中压实验台各一套。高压实验台可模拟真实航空发动机燃烧室内极端工况，压力范围达2-16bar，温度范围常温至800K。
北京航空航天大学航空发动机研究院则投入1480万元采购“低排放燃烧基础研究实验平台”，该平台针对未来先进航空发动机燃烧室地面实验，提供纯净高温高压来流空气。
值得一提的是，2025年3月27日，位于连云港的国家重大科技基础设施“高效低碳燃气轮机试验装置”CTF#1燃烧室首套试验平台顺利点火，标志着该试验平台完成分系统调试并取得了阶段性进展。
03 核心技术突破
多燃料燃烧试验设备的核心技术集中在几个方面：燃料供应与调节系统、高温高压环境模拟、光学诊断技术以及安全控制系统。
东方汽轮机的试验平台采用了全自动燃料调节系统，能够精确控制不同燃料的配比和流量，满足一年百余次试验需求。这对于获取足够的试验数据来加速燃烧器设计体系自主化至关重要。
上海交通大学的高温高压湍流燃烧实验台则强调了光学诊断能力，支持多种燃料接口，适用于湍流燃烧、火焰稳定性等研究。光学测量技术允许研究人员非侵入式地观察燃烧室内燃料喷射、雾化、蒸发和燃烧的全过程。
北京航空航天大学的实验平台包含了两个实验台位：加温加压燃烧光学测试台位和加温加压两相流动光学测试台位。这种设计使得研究人员能够同时进行燃烧性能验证和基础燃烧机理研究。
04 挑战与未来趋势
多燃料燃烧试验面临着诸多挑战。燃料特性的巨大差异使得燃烧室设计极为复杂：氢气的火焰速度快、可燃范围宽；氨火的火焰速度慢、着火困难。
燃烧稳定性和污染物控制也是难点。研究表明，氢掺入使火焰温度提升187K，但导致CO排放仅降低12%，且引发热力型NOX激增。
未来多燃料试验设备将向更高参数、更多功能和更灵活配置方向发展。如上海交通大学的高温高压湍流实验台计划达到16bar压力和800K温度，这意味着试验设备能模拟更接近实际工作的条件。
人工智能技术也正在被引入燃烧试验中，通过机器学习算法处理海量试验数据，加速从数据到知识的转化过程。东方汽轮机公司明确提到，通过海量试验数据积累，可以加速燃烧器设计体系自主化。
燃烧试验平台上，氢、氨、生物质燃料与传统航空煤油在高温高压下共同舞蹈。这些实验数据正源源不断输入高性能计算机中，通过CFD模拟构建数字孪生，指导着下一代燃烧室的设计。
东方汽轮机、上海交通大学、北京航空航天大学等机构建立的多燃料试验平台，正在成为推动中国能源装备自主创新的摇篮。
它们将帮助中国在航空发动机和燃气轮机领域加速追赶，面向未来，实现自主发展，为碳达峰、碳中和目标提供重要支撑作用。