[發明專利]一種主燃級出口采用強制導流的低污染燃燒室

在審

• 申請號: 201510673186.1
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN105202580A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 張弛;王波;林宇震;韓嘯
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/52
• 分類號: F23R3/52;F23R3/38;F23R3/42
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及航空燃氣輪機的技術領域，具體涉及一種主燃級出口采用強制導流的航空燃氣輪機低污染燃燒室，該燃燒室采用分級燃燒的模式，預燃級在中心，采用擴散燃燒和預混燃燒相結合的方式，在保證燃燒室穩定燃燒的同時，降低小工況下的污染排放；主燃級在預燃級外圍，采用預混預蒸發燃燒的方式，主要用于降低大工況下的污染排放，從而降低航空發動機整個著陸起飛循環(LandingandTake-off，LTO)循環的污染排放。

背景技術

現代航空發動機燃燒室的基本性能和結構分布已經達到相當高的水平，但是對于現代航空發動機燃燒室來說，仍然存在大量的難題和挑戰，新材料、新工藝、新結構、新概念的發展應用才是保證其持續進步的源泉。

現代民用航空發動機燃燒室的主要發展趨勢是低污染燃燒。民用航空發動機燃燒室必須滿足日益嚴格的航空發動機污染排放標準。目前采用的CAEP6(CommitteeonAviationEnvironmentalProtection)標準對污染排放物的規定已經非常嚴格，特別是對NOx污染排放要求；而最新的CAEP8標準提出了將NOx的排放在CAEP6的排放標準上降低15％，隨著航空業的迅猛發展和人們環保意識的不斷提高，未來對燃氣輪機燃燒室污染排放會提出更高的要求。

美國航空發動機的兩個著名公司GE和PW對低污染燃燒室早已著手研究，GE首先研發了雙環腔低污染燃燒DAC(用于GE90和CFM56)，PW公司采用了RQL(富油燃燒-淬熄-貧油燃燒，Richburn-Quench-Leanburn，簡稱RQL)低污染燃燒室TALONII(用于PW4000和6000系列)。在下一代低污染燃燒室方面，GE公司采用LDM(LeanDirectMixingCombustion，貧油直接混合燃燒室)技術為其GEnx發動機研制的TAPS(TwinAnnularPremixingSwirler)低污染燃燒室。該燃燒室在臺架全環試驗驗證中，NOx污染排放比CAEP2排放標準降低了50％。GE公司申請了多項美國專利：申請號6363726、6389815、6354072、6418726、0178732、6381964和6389815，所有這些專利都是預燃級采用擴散燃燒、主燃級采用預混燃燒的燃燒組織方式，目的是降低污染指數最大的大工況下的NOx排放。PW公司繼續采用RQL方式提出了降低NOx污染排放的低污染燃燒室為TALONX，采用的頭部形式是PW公司發展的空氣霧化噴嘴，燃燒室為單環腔，在V2500發動機扇型試驗段上的試驗結果比CAEP2標準降低了50％。Rolls-Royce公司采用LDM技術發展的低污染燃燒室是ANTLE，該燃燒室是一個單環腔分級燃燒室，其NOx污染排放比CAEP2標準降低了50％，用于其新一代發動機湍達1000。

中國北京航空航天大學對低污染燃燒室也申請了200910238793.X、201010101574.X、201010034141.7、201010277014.X等多項專利，采用的方案是預燃級采用擴散燃燒方式，主燃級采用預混燃燒方式，主燃級為環形結構，軸向或徑向供油，采用多點噴射或是預膜霧化方式，目的是降低大工況下的NOx排放，從而使整個LTO循環的NOx的排放得到降低，但要進一步降低整個LTO循環的NOx的排放水平難度較大。

以上所述的專利，都是針對在大工況下降低污染排放，而根據國際民航組織(InternationalCivilAviationOrganization，ICAO)規定的一個標準循環下的排放物指數，用LTOEmission來表達這個參數，計算如下式：