[實(shí)用新型]一種空氣霧化燃油噴嘴裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520488412.4
• 申請(qǐng)日: 2015-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN204961141U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳浩;楊金虎;劉存喜;劉富強(qiáng);阮昌龍;穆勇;徐綱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F02M61/18
• 分類號(hào): F02M61/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升高油氣比燃燒室，涉及一種空氣霧化燃油噴嘴裝置。

背景技術(shù)

軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比越來越高，要求不斷提高燃燒室的溫升。高溫升與高油氣比相對(duì)應(yīng)，在高油氣比環(huán)境下，若采用常規(guī)旋流杯式油氣混合方案，由于主燃孔和摻混孔進(jìn)氣，實(shí)際參與頭部燃燒的空氣量較少，使得頭部當(dāng)量比將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1，大功率下燃燒室出現(xiàn)嚴(yán)重的冒煙現(xiàn)象。然而，航空發(fā)動(dòng)機(jī)排氣不可見冒煙是環(huán)境保護(hù)的要求，更是軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)術(shù)要求。因?yàn)榕艢饷盁熞馕吨芏酂霟岬募?xì)微碳粒子，這些熾熱碳粒子會(huì)觸發(fā)遠(yuǎn)紅外，而許多空空導(dǎo)彈裝有遠(yuǎn)紅外制導(dǎo)裝置。因此，在高溫升燃燒室中，為解決排氣可見冒煙問題，需要大大增加頭部進(jìn)氣量，去掉主燃孔進(jìn)氣，減少甚至消除摻混孔進(jìn)氣。當(dāng)頭部氣量較多時(shí)，如果仍采用常規(guī)燃燒室單路供油方案，存在低功率下燃燒不穩(wěn)定問題，解決該問題的方法是采用類似于低污染燃燒室TAPS(TwinAnnualPremixingSwirler)的供油方案，即在低功率下僅靠中心值班級(jí)供油保證燃燒穩(wěn)定性的要求，大功率下值班級(jí)和主燃級(jí)同時(shí)供油，滿足高溫升燃燒室排氣不可見冒煙的要求。

參考TAPS解決方案，北京航空航天大學(xué)申請(qǐng)了幾項(xiàng)關(guān)于一體化燃油噴射的低污染燃燒室專利，申請(qǐng)?zhí)柗謩e為200810104684.4、200810104686.3和200810105061.9，這些專利的主要特點(diǎn)在于主燃級(jí)旋流器類型和燃油噴射方式上的差異。如在申請(qǐng)?zhí)枮?00810104684.4和200810105061.9的專利中，主燃級(jí)采用一級(jí)徑向旋流器結(jié)構(gòu)，燃油沿軸向向主燃級(jí)預(yù)混通道內(nèi)噴射，不同之處在于主燃級(jí)直射式空氣霧化噴嘴的位置。申請(qǐng)?zhí)枮?00810104686.3的專利主燃級(jí)為一級(jí)軸向旋流器，主燃級(jí)燃油噴射點(diǎn)的位置位于主燃級(jí)內(nèi)環(huán)、主燃級(jí)葉片中間或主燃級(jí)外環(huán)。這些專利提出了燃燒室頭部結(jié)構(gòu)及油氣混合方案能夠滿足頭部進(jìn)氣量較少油氣比相對(duì)較低的低污染燃燒室的設(shè)計(jì)要求，但對(duì)于大頭部進(jìn)氣量高油氣比環(huán)境下的高溫升燃燒室，主燃級(jí)旋流器級(jí)數(shù)較少，旋流組織較為單一，難以實(shí)現(xiàn)燃燒室頭部高效快速的油氣混合。

在GE公司申請(qǐng)的一些專利中，采用主燃級(jí)強(qiáng)旋流值班級(jí)弱旋流設(shè)計(jì)，使燃燒室內(nèi)回流由主燃級(jí)來主導(dǎo)，這樣的設(shè)計(jì)思路對(duì)于高油氣比環(huán)境下的高溫升燃燒室，氣量占多的外圍主燃級(jí)空氣對(duì)燃油較富中心值班級(jí)的作用較弱，使得值班級(jí)油氣混合不均勻，不利于燃燒室出口溫度分布的改善。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用多級(jí)組合式旋流器結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)頭部燃油與空氣的混合，避免燃燒室出口可見冒煙；采用值班級(jí)強(qiáng)旋流主燃級(jí)弱旋流的設(shè)計(jì)思路，由值班旋流來主導(dǎo)燃燒室回流，加強(qiáng)值班級(jí)油氣混合，從而改善燃燒室出口溫度分布。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種空氣霧化燃油噴嘴裝置，所述頭部旋流器包括中心值班級(jí)單元和外圍主燃級(jí)單元，其特征在于：

--所述中心值班級(jí)單元包括由內(nèi)到外且同軸布置的中心導(dǎo)流錐體、值班級(jí)內(nèi)級(jí)軸向旋流器、值班級(jí)油膜噴嘴和值班級(jí)外級(jí)軸向旋流器，其中，

所述值班級(jí)油膜噴嘴為帶有夾層的環(huán)形套筒結(jié)構(gòu)，包括依次連接的進(jìn)口段、過渡段和出口段；所述值班級(jí)油膜噴嘴的內(nèi)壁面和中心導(dǎo)流錐體之間的空間構(gòu)成第一氣流通道；

所述值班級(jí)油膜噴嘴中的夾層構(gòu)成值班級(jí)供油通道，所述夾層包括基本位于所述值班級(jí)油膜噴嘴進(jìn)口段上的值班級(jí)油腔以及位于所述值班級(jí)油膜噴嘴過渡段和出口段上的值班級(jí)油路，該值班級(jí)油路一端與所述值班級(jí)油腔聯(lián)通，另一端與設(shè)置在所述值班級(jí)油膜噴嘴出口段內(nèi)壁面上的狹縫聯(lián)通，該狹縫構(gòu)成值班級(jí)油膜噴口；

--所述外圍主燃級(jí)單元包括過渡環(huán)形套筒、環(huán)形主燃級(jí)供油板、外圍環(huán)形套筒、主燃級(jí)內(nèi)級(jí)軸向旋流器和主燃級(jí)外級(jí)徑向旋流器，其中，

所述過渡環(huán)形套筒套設(shè)在所述值班級(jí)油膜噴嘴的出口段上，二者之間設(shè)置所述值班級(jí)外級(jí)軸向旋流器，所述過渡環(huán)形套筒內(nèi)壁面構(gòu)成第二氣流通道，所述過渡環(huán)形套筒進(jìn)口段的內(nèi)壁面和所述值班級(jí)油膜噴嘴出口段的外壁面之間的空間構(gòu)成第二氣流通道的進(jìn)口段，該氣流通道的出口段與中心軸線具有一定的夾角；所述過渡環(huán)形套筒超出所述值班級(jí)油膜噴嘴之外的內(nèi)壁面部分構(gòu)成第二氣流通道的擴(kuò)張段；

所述環(huán)形主燃級(jí)供油板包括設(shè)置于其內(nèi)圓周處的主燃級(jí)分層隔板、位于其背側(cè)的主燃級(jí)油腔和位于其外側(cè)表面且與所述主燃級(jí)油腔連通的主燃級(jí)燃油噴射孔；所述主燃級(jí)內(nèi)級(jí)軸向旋流器設(shè)置于所述過渡環(huán)形套筒進(jìn)口段和所述主燃級(jí)分層隔板之間的第三氣流通道中；所述主燃級(jí)外級(jí)徑向旋流器設(shè)置于所述環(huán)形主燃級(jí)供油板和所述外圍環(huán)形套筒之間的第四氣流通道中；