[發(fā)明專利]噴嘴桿部、燃油噴嘴及航空發(fā)動機燃?xì)廨啓C

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310680335.8
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104713128B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳毓卿;陳蘇濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 鄒丹

本發(fā)明公開了一種噴嘴桿部、燃油噴嘴及航空發(fā)動機燃?xì)廨啓C，涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對于主油路為非連續(xù)工作油路、副油路為連續(xù)工作油路的供油方案，在工作狀態(tài)下，噴嘴桿部的燃油易結(jié)焦的問題，以及燃油噴嘴壽命低的問題。該噴嘴桿部包括桿狀本體以及主油路、副油路。副油路設(shè)置在主油路的周圍，主油路內(nèi)的流體與副油路內(nèi)的流體能換熱；經(jīng)由主油路的進(jìn)流口進(jìn)入的流體能通過主油路的出流口流出；經(jīng)由副油路的入油口進(jìn)入的流體，在副油路中能至少經(jīng)歷一次由接近主油路的出流口的位置折返至接近主油路的進(jìn)流口的位置的過程，然后經(jīng)由副油路的出油口流出。上述技術(shù)方案能避免燃油結(jié)焦問題且能提高燃油噴嘴使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種噴嘴桿部、燃油噴嘴及航空發(fā)動機燃?xì)廨啓C。

背景技術(shù)

眾所周知，燃?xì)廨啓C燃油噴嘴的作用是將高壓燃油從燃油總管輸送到燃燒室機匣內(nèi)進(jìn)行燃燒。通常，燃油噴嘴包括靠近燃油總管的噴嘴進(jìn)口、一個或多個燃油油路、與旋流器相連接的噴嘴出口、噴嘴安裝座、與噴嘴安裝座相連的噴嘴桿部以及與噴嘴桿部近似垂直的噴嘴頭部。噴嘴頭部與噴嘴桿部固定，噴嘴安裝座用于將噴嘴桿部固定在燃燒室機匣上。

大多數(shù)燃油噴嘴包括多個燃油油路，其目的是為了更好地調(diào)節(jié)流量。例如，燃油油路可分為燃油流量較大的主油路和燃油流量較小的副油路，在大功率狀態(tài)，燃油噴嘴的兩個油路均供油，而在小功率狀態(tài)，只有一個油路供油。

此外，燃油在高溫下容易發(fā)生變質(zhì)，如燃油結(jié)焦。燃油溫度過高會發(fā)生熱氧化或熱裂解反應(yīng)，形成固體顆粒物，并附著在油管內(nèi)壁上，即燃油沉積或結(jié)焦。燃油沉積或結(jié)焦后，會在油路壁面上形成固體的沉積物，這些沉積物會局部堵塞燃油噴嘴，進(jìn)而降低燃油噴嘴的效率和可靠性。而來自高壓壓氣機出口的高溫空氣的對流換熱和來自燃燒區(qū)的高溫燃?xì)獾妮椛鋼Q熱會顯著地提高燃油噴嘴的溫度，進(jìn)而導(dǎo)致燃油超溫。因此，為了防止燃油因溫度過高而變質(zhì)，在燃油油路外通常都會帶有熱防護結(jié)構(gòu)。

對于雙油路燃油噴嘴，在兩個油路均工作的大功率狀態(tài)，由于燃油流量大，流速高，可以有效地帶走熱量，將燃油溫度保持在結(jié)焦限制溫度下。在小功率狀態(tài)下，由于一個燃油油路不工作（不供油），其油路內(nèi)的燃油流速較低或不流動，即使油路外有熱防護結(jié)構(gòu)，油路內(nèi)的低速/靜止燃油的溫度也會隨著時間不斷地升高，最終導(dǎo)致結(jié)焦。

為此，申請?zhí)枮?2/072356的美國專利提供了兩種針對噴嘴桿部的解決方案，一種是副油路在中心，主油路中的燃油沿螺旋槽向下流動的螺旋槽方案；另一種是副油路在中心，主油路燃油沿多個平行凹槽向下流動的平行凹槽方案。這兩種方案只適用于主油路為連續(xù)工作油路、副油路為非連續(xù)工作油路的供油方案。由于主油路中的燃油流量較大，油路中的燃油流速較高，在大功率狀態(tài)和小功率狀態(tài)都可較好地避免燃油超溫。但是對于主油路為非連續(xù)工作油路、副油路為連續(xù)工作油路的供油方案，為保證燃油在小功率狀態(tài)（主油路不工作）下不超溫，主油路應(yīng)布置在中心，副油路布置在周圍。如為保證換熱面積足夠大，油路的流通面積就較大，由于副油路燃油流量較小，副油路的燃油流速就較低，換熱效果較差。如果保證燃油流速足夠，則流通面積和換熱面積就偏小（尤其是平行凹槽方案），同樣會導(dǎo)致?lián)Q熱效果低的問題。因此對于主油路為非連續(xù)工作油路、副油路為連續(xù)工作油路的供油方案，該專利方案無法滿足熱防護的要求。

從傳熱的角度考慮，燃油噴嘴有兩個熱源一個冷源。一個熱源是高壓壓氣機出口的高溫空氣，溫度在500K～1000K左右，其對整個燃油噴嘴（包括噴嘴桿部和噴嘴頭部）加熱。另一個熱源是燃燒室內(nèi)的高溫燃?xì)猓瑴囟仍?800K以上，其通過輻射換熱作用于噴嘴頭部。冷源是燃油，從噴嘴進(jìn)口處流入，燃油溫度在450K以下。冷熱源共同作用的結(jié)果是燃油噴嘴的噴嘴桿部的溫度從桿部上端到下端大體是逐漸升高，由此造成油管存在一個熱應(yīng)力，會降低噴嘴的壽命和可靠性。申請?zhí)枮?2/072356的美國專利方案同樣無法避免該問題。

發(fā)明內(nèi)容