航空发动机碳烟颗粒排放测量方法-编制说明

《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准

编制说明

一、工作简况

1．任务来源

根据国标委发〔2022〕39号文《国家标准化委员会关于下达2022年第三批

推荐性国家标准计划的通知》要求，，由北京航空航天大学、中国航空综合技

术研究所等单位负责本国家标准制定计划项目，计划项目名称《航空发动机碳

烟颗粒排放测量方法》，计划号：20221054-T-469。由全国航空器标准化技术委

员会归口，项目周期为22个月。

2．协助单位及工作分工

本文件的主要参加单位有北京航空航天大学、中国航空综合技术研究所、

中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航空工业集团公司洛阳

电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国商用飞机有限

责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、中国计量科学研

究院、国家纳米科学中心、中国计量大学、中国民航大学。

北京航空航天大学对标准总负责，负责标准的编制，负责全面把握编制进

展情况，对标准质量进行审查把关，征集标准征求意见稿修订意见等。中国航

空综合技术研究所、中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航

空工业集团公司洛阳电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、

中国商用飞机有限责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、

中国计量科学研究院、国家纳米科学中心、中国计量大学、中国民航大学负责

主要技术指标对比确认，参与标准编制。

3.主要工作过程

（1）项目启动阶段

2023年1月，根据工作需求，形成由北京航空航天大学牵头，中国航空综合

技术研究所、中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航空工业

集团公司洛阳电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国

商用飞机有限责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、中

1

国计量科学研究院、国家纳米科学中心、中国民航大学、中国计量大学负责标

准的编制，并提出标准的设计需求等内容。

（2）初稿阶段

2023年3月，编制组根据工作计划，分析国内外相关标准，并调研各厂所的

使用情况，并根据调研情况，编制了标准初稿。

二、标准编制原则和主要内容

1.标准编制原则

1）本文件是依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件

的结构和起草规则》进行编制，按标准制定的程序进行工作，广泛征求国内有

关意见，保证技术内容的正确。

2）本文件为推荐性国家标准。

2.主要内容

2.1编制背景

航空发动机在机场周围和巡航高度均会排放大量非挥发性颗粒物，除了对大

气环境造成破坏外，还会在高空形成尾迹云和卷云，进而影响太阳辐射和水汽分

布，导致全球气候变暖。国际民用航空组织一直采用烟度值标准对黑碳颗粒物进

行限制，但随着发动机燃烧技术进步，基于烟度的测量方法已无法准确评估先进

航空发动机颗粒物排放水平。2023年国际民航组织将全面实施最新的航空发动机

颗粒物数目法规，特别关注排气中纳米级非挥发性颗粒物，对测量敏感度和准确

度的要求比烟度法显著提升。

我国C919大飞机和航空发动机要取得适航法规认证并飞往国外，必须满足

最新国际航空排放适航规章要求。由于发动机纳米颗粒排放源具有温度高、尺寸

小、多分散、形貌杂等特征，传统测量颗粒质量的方法难以精准检测纳米颗粒，

因此新法规从测量大颗粒质量向精确测量纳米颗粒数量转变。国外纳米颗粒数量

测量的核心技术严格封锁，而我国该技术几乎空白，严重阻碍了航空业发展。

然而，我国航空发动机排放颗粒物目前仍采用基于烟度法的CCAR34部适航

标准，该标准难以满足先进航空发动机颗粒物排放水平的准确评估，亟需提出航

空发动机碳烟颗粒排放测量方法国家标准，为我国大飞机和航空发动机适航取证

提供支撑。

2

为此，由北京航空航天大学牵头，在中国航空综合技术研究所等科研院所的

支持下，成立了《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准编制组。采取了

研发+标准的策略，结合自身的研发优势，借鉴分析国外相关测量方法，不断完

善标准的相关方法，最终《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准的适用

范围比国外的相关标准的适用范围更广，处于国际领先地位。

2.2标准结构说明

本文件主要规定了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理、测量条件、试剂与材

料、仪器设备、测量对象、测量步骤、测量数据处理、质量保证和控制，以及测量报

告等内容，本文件主要依据GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法

标准》确定标准框架，具体内容如下：

第1章为“范围”主要说明本文件规定的主要内容和适用范围。

第2章为“规范性引用文件”，阐述了本文件引用的文件，主要包括GB／

T34525-2017《气瓶搬运、装卸、储存和使用安全规定》。

第3章为“术语和定义”，给出了“额定推力”、“额定功率”、“催化

去除器”、“校准气体”、“气体浓度”、“挥发性颗粒”、“碳烟颗粒”、

“颗粒质量浓度”、“颗粒质量排放指数”、“颗粒数目浓度”、“颗粒数

目排放指数”、“百万分率”、“百万分率碳”、“分辨率”、“响应”、

“上升时间”、“稳定性”、“零点漂移”的定义。

第4章为“缩略语”，给出了适用于本文件的缩略语包括：“CPC”、“HE

PA”、“Sootmi”、“Sootni”、“slpm”、“STP”、“VPR”、“VRE”、

“WTCPC”等。

第5章为“原理”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理及示意图。

第6章为“测量条件”，规定了标准环境测量条件和测量场地。

第7章为“试剂与材料”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量所需的试

剂与材料。

第8章为“仪器设备”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量所需的仪器

设备及其技术参数。

第9章为“测量对象”，给出了本文件的测量对象包括：“新发动机”、

“在用发动机”、“故障发动机”。

3

第10章为“测量步骤”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量的具体步骤

包括：“测量流程”、“测量前检查”、“环境碳烟颗粒测量”、“测量实

施”、“测量后检查”。

第11章为“测量数据处理”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量数据的

处理方法包括：“数据录取”、“数据处理”、“测量结果评定”。

第12章为“质量保证和控制”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量所涉

及的质量保证和控制要求包括：“测量人员”、“仪器设备计量”、“测量

支持文件”、“测量异常处理”、“数据管理”、“安全保障”。

第13章为“测量报告”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量报告的格式

及内容。

2.3主要技术内容的说明

2.3.1标准技术内容适用范围

本文件规定了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理、测量条件、试剂与材料、

仪器设备、测量对象、测量步骤、测量数据处理、质量保证和控制，以及测量报

告等内容，适用于航空发动机碳烟颗粒排放的测量。

2.3.2标准技术要求编制

依据目前国际民航组织对于航空发动机碳烟颗粒排放测量的限值要求，结合

已有的相关管理法规和标准，在保证有一定继承性的前提下，确定主要包括如下几

个部分的内容：

1）标准的格式要求，包括标准规定内容、范围、引用文件、术语及定义、缩略

语；

2）测量条件要求，主要阐述测量环境和测量场地的要求；

3）试剂与材料要求，对测量过程中使用的稀释气体、二氧化碳标准气体进行

了详细规定；

4）仪器设备要求，对测量过程中使用仪器的功能、精度、技术指标等方面做

了详细的要求；

5）测量步骤要求，对航空发动机碳烟颗粒排放测量步骤做了系统的要求；

6）测量数据处理要求，对测量数据的录取、处理以及测量结果评定进行了

详细的要求；

4

7）质量保证和控制要求，对测量人员、仪器设备计量、测量支持文件、测

量异常处理、数据管理、安全保障做了系统的规范；

8）测量报告要求，对出具的测量报告的格式和内容进行了规范。

2.3.3标准技术指标说明

2.3.3.1技术要求

主要从航空发动机碳烟颗粒排放测量方法的角度，对测量条件、试剂与材料、

仪器设备、测量步骤、测量数据处理做了统一的技术要求。

对于航空发动机碳烟颗粒排放测量方法，主要考虑五个方面内容：

1）对于测量条件，本文件对测量条件和测量场地，能够保证测量结果的可

靠性；

2）对于试剂与材料，本文件对对测量过程中使用的稀释气体、二氧化碳标

准气体进行了详细规定，能够保证测量结果的可重复性；

3）对于仪器设备，本文件对测量过程中使用仪器的功能、精度、技术指标

等方面做了详细的要求，能保保证测量结果的有效性；

4）对于测量步骤，本文件对航空发动机碳烟颗粒排放测量步骤做了系统的

要求，能够保证测量结果的可靠性和可重复性；

5）对于测量结果处理，本文件对测量数据的录取、处理以及测量结果评定

进行了详细的要求，能够保证测量结果的有效性。

2.3.3.2测量方法

针对航空发动机碳烟颗粒排放测量方法，主要从测量条件、试剂与材料、仪

器设备、测量对象、测量步骤、测量数据处理、质量保证和控制、测量报告等几

个方面做了详细的规定。

2.3.3标准技术指标的确定依据

结合航空发动机碳烟颗粒排放测量方法的使用场景和测量仪器的指标要求，

通过分析国际民航组织最新排放法规对航空发动机碳烟排放的限值要求，同时调

研国内相关测量仪器主要生产厂家的情况，并对比分析国外同类型仪器的技术指

标，确定了本文件的技术指标。本文件规定的仪器技术指标体系充分考虑了国内

企业当前的技术水平和经济利益需求，可以规范并统一国内仪器的研制。

可以看出，本文件规定的航空发动机碳烟颗粒排放测量方法，满足航空发动

机碳烟颗粒排放测量应用要求，综合权衡性能，该技术指标体系是可接受的。

5

三、主要试验（或验证）情况分析

本文件是通过总结国际民航组织最新排放法规对航空发动机碳烟颗粒排放测

量要求，并结合航空发动机碳烟颗粒排放测量实验经验形成的，本文件规定的航

空发动机碳烟颗粒排放测量方法已经在国产CJ系列发动机、JetcatP400小型涡喷

发动机、JetCatSPH-T小型涡轴发动机、CD-100航空重油活塞发动机、CFM56缩

比涡扇发动机等排放实验中得到了验证。实践证明，本文件要求合理、技术成熟、

方法可靠，具有实用性和普适性。

四、标准中涉及专利情况

本文件不涉及专利。

五、采用国际标准和国外先进标准情况的对比分析

本文件没有采用国际标准和国外先进标准。

六、在标准体系的位置、与相关法规和标准的协调性

本文件与现行法律、法规和相关标准协调一致。

七、重大分歧意见的处理经过和依据

本文件编制过程中无重大分歧意见。

八、标准性质的建议

建议本文件为推荐性国家标准。

九、贯彻标准的要求和措施建议

本文件涉及航空发动机研制单位、航空公司、民航局适航审定中心等单位。

为了规范和统一我国航空发动机碳烟颗粒排放的测量方法，增强技术研究的体

系性，促进行业发展，应加快标准的实施。

十、废止现行相关标准的建议

本文件为新编制标准，无废止现行有关标准的建议。

十一、其他应予说明的事项

无。

6

《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》

国家标准编制说明

Measurementmethodforsootemissionsfromaircraftengines

(征求意见稿)

北京航空航天大学

2023年4月

《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准

编制说明

一、工作简况

1．任务来源

根据国标委发〔2022〕39号文《国家标准化委员会关于下达2022年第三批

推荐性国家标准计划的通知》要求，，由北京航空航天大学、中国航空综合技

术研究所等单位负责本国家标准制定计划项目，计划项目名称《航空发动机碳

烟颗粒排放测量方法》，计划号：20221054-T-469。由全国航空器标准化技术委

员会归口，项目周期为22个月。

2．协助单位及工作分工

本文件的主要参加单位有北京航空航天大学、中国航空综合技术研究所、

中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航空工业集团公司洛阳

电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国商用飞机有限

责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、中国计量科学研

究院、国家纳米科学中心、中国计量大学、中国民航大学。

北京航空航天大学对标准总负责，负责标准的编制，负责全面把握编制进

展情况，对标准质量进行审查把关，征集标准征求意见稿修订意见等。中国航

空综合技术研究所、中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航

空工业集团公司洛阳电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、

中国商用飞机有限责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、

中国计量科学研究院、国家纳米科学中心、中国计量大学、中国民航大学负责

主要技术指标对比确认，参与标准编制。

3.主要工作过程

（1）项目启动阶段

2023年1月，根据工作需求，形成由北京航空航天大学牵头，中国航空综合

技术研究所、中国航空发动机研究院、中国民航适航审定中心、中国航空工业

集团公司洛阳电光设备研究所、中国航发商用航空发动机有限责任公司、中国

商用飞机有限责任公司、中国民航科学技术研究院、中国环境科学研究院、中

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国计量科学研究院、国家纳米科学中心、中国民航大学、中国计量大学负责标

准的编制，并提出标准的设计需求等内容。

（2）初稿阶段

2023年3月，编制组根据工作计划，分析国内外相关标准，并调研各厂所的

使用情况，并根据调研情况，编制了标准初稿。

二、标准编制原则和主要内容

1.标准编制原则

1）本文件是依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件

的结构和起草规则》进行编制，按标准制定的程序进行工作，广泛征求国内有

关意见，保证技术内容的正确。

2）本文件为推荐性国家标准。

2.主要内容

2.1编制背景

航空发动机在机场周围和巡航高度均会排放大量非挥发性颗粒物，除了对大

气环境造成破坏外，还会在高空形成尾迹云和卷云，进而影响太阳辐射和水汽分

布，导致全球气候变暖。国际民用航空组织一直采用烟度值标准对黑碳颗粒物进

行限制，但随着发动机燃烧技术进步，基于烟度的测量方法已无法准确评估先进

航空发动机颗粒物排放水平。2023年国际民航组织将全面实施最新的航空发动机

颗粒物数目法规，特别关注排气中纳米级非挥发性颗粒物，对测量敏感度和准确

度的要求比烟度法显著提升。

我国C919大飞机和航空发动机要取得适航法规认证并飞往国外，必须满足

最新国际航空排放适航规章要求。由于发动机纳米颗粒排放源具有温度高、尺寸

小、多分散、形貌杂等特征，传统测量颗粒质量的方法难以精准检测纳米颗粒，

因此新法规从测量大颗粒质量向精确测量纳米颗粒数量转变。国外纳米颗粒数量

测量的核心技术严格封锁，而我国该技术几乎空白，严重阻碍了航空业发展。

然而，我国航空发动机排放颗粒物目前仍采用基于烟度法的CCAR34部适航

标准，该标准难以满足先进航空发动机颗粒物排放水平的准确评估，亟需提出航

空发动机碳烟颗粒排放测量方法国家标准，为我国大飞机和航空发动机适航取证

提供支撑。

2

为此，由北京航空航天大学牵头，在中国航空综合技术研究所等科研院所的

支持下，成立了《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准编制组。采取了

研发+标准的策略，结合自身的研发优势，借鉴分析国外相关测量方法，不断完

善标准的相关方法，最终《航空发动机碳烟颗粒排放测量方法》国家标准的适用

范围比国外的相关标准的适用范围更广，处于国际领先地位。

2.2标准结构说明

本文件主要规定了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理、测量条件、试剂与材

料、仪器设备、测量对象、测量步骤、测量数据处理、质量保证和控制，以及测量报

告等内容，本文件主要依据GB/T20001.4-2015《标准编写规则第4部分：试验方法

标准》确定标准框架，具体内容如下：

第1章为“范围”主要说明本文件规定的主要内容和适用范围。

第2章为“规范性引用文件”，阐述了本文件引用的文件，主要包括GB／

T34525-2017《气瓶搬运、装卸、储存和使用安全规定》。

第3章为“术语和定义”，给出了“额定推力”、“额定功率”、“催化

去除器”、“校准气体”、“气体浓度”、“挥发性颗粒”、“碳烟颗粒”、

“颗粒质量浓度”、“颗粒质量排放指数”、“颗粒数目浓度”、“颗粒数

目排放指数”、“百万分率”、“百万分率碳”、“分辨率”、“响应”、

“上升时间”、“稳定性”、“零点漂移”的定义。

第4章为“缩略语”，给出了适用于本文件的缩略语包括：“CPC”、“HE

PA”、“Sootmi”、“Sootni”、“slpm”、“STP”、“VPR”、“VRE”、

“WTCPC”等。

第5章为“原理”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量的原理及示意图。

第6章为“测量条件”，规定了标准环境测量条件和测量场地。

第7章为“试剂与材料”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量所需的试

剂与材料。

第8章为“仪器设备”，给出了航空发动机碳烟颗粒排放测量所需的仪器

设备及其技术参数。

第9章为“测量对象”，给出了本文件的