[發明專利]帶有周期變化出口結構的燃燒室多級旋流噴嘴

有效

• 申請號: 201810207024.2
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108204604B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 楊謙;王慧汝;張良
• 申請（專利權）人: 中國航空發動機研究院
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 孟奎;李偉波

本公開提供了一種燃燒室多級旋流噴嘴，其包括內部設置有中心燃料通道的中心燃料噴嘴，設置在中心燃料噴嘴外部的套筒單元和設置在套筒單元與中心燃料噴嘴形成的氣流通道中的旋流單元。其中，套筒單元的出口端沿周緣方向具有周期性變化的形狀。

技術領域

本公開涉及一種燃燒室多級旋流噴嘴。

背景技術

航空發動機污染排放來源于航空發動機燃燒室中液態燃料燃燒所產生的氣體污染物和固體微粒，其對空氣質量和全球氣候的改變會產生不利影響。航空發動機的主要污染排放物包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、水蒸氣(H₂O)、未燃碳氫(UHC)、氮氧化物(NO_x)、硫化物(SO_X)和冒煙成分(Smoke)。它們的主要危害包含：引起溫室效應、影響人體健康、破壞臭氧層和產生光化學煙霧等。隨著航空業的迅速發展，航空發動機在地面和空中向大氣排放的污染物總量在不斷增加，各國對飛機發動機燃燒室排放和燃燒效率的要求越來越嚴格。

為減輕航空發動機對大氣環境產生的破壞，使其滿足環保要求，國際民航組織(ICAO)對航空發動機工作周期內的污染排放制定了嚴格的規范標準。同時，民用航空發動機投入使用前還必須滿足各國自行規定的強制性適航規定。目前國際件航行采用的民用航空發動機執行的是國際民航組織附件16第II卷《航空發動機的排出物》的CEAP/8標準，從2014年1月1日起已開始實施。為滿足排放要求并競爭得到更大的市場份額，飛機制造商對航空發動機提出的排放指標要更高，一般為當前標準的50％甚至更少。因此，采用低污染燃燒技術，降低航空發動機燃燒室的排放物總量，成為先進航空發動機技術的一個主要發展方向。

為減少排放物而采用的低污染燃燒技術，通過更好的燃油空氣混合和更充分的燃燒狀態來降低NO_x、CO、UHC和Smoke的直接生成量。同時，燃燒效率的提高，能夠增大航空發動機的循環效率，進而產生更大的推力，從而減少燃油的使用，間接降低了CO₂和H₂O的生成量。目前的主流低污染燃燒技術，主要采用分級分區燃燒組織技術，具體可分為貧油燃燒低污染技術和富油燃燒低污染技術。而不論是采用富油或者貧油燃燒技術，對于航空發動機燃燒室來說，都必須通過實現燃油與空氣的良好混合來保證高效清潔燃燒的進行。燃油與空氣的混合、穩定而高效的燃燒狀態，都是通過航空發動機的燃燒室噴嘴保證。

因此，需要提供一種能夠降低污染的燃燒室噴嘴。

發明內容

為了解決至少一個上述技術問題，本公開的燃燒室多級旋流噴嘴包括內部設置有中心燃料通道的中心燃料噴嘴，設置在中心燃料噴嘴外部的套筒單元和設置在套筒單元與中心燃料噴嘴形成的氣流通道中的旋流單元，其中，套筒單元的出口端沿周緣方向具有周期性變化的形狀。

根據本公開的至少一個實施方式，套筒單元包括第一套筒，第一套筒設置成使得通過第一套筒的內壁面與中心燃料噴嘴的外壁面限定的第一通道與中心燃料通道同軸，并且第一套筒的出口端沿周緣方向具有周期性變化的形狀，以及旋流單元包括第一旋流裝置，第一旋流裝置設置在第一通道中。

根據本公開的另一個實施方式，第一套筒中還設置有外圍燃料通道，外圍燃料通道用于傳輸外圍燃料，以及第一套筒的外壁面上設置有外圍燃料噴射孔，外圍燃料噴射孔與外圍燃料通道相連通。

根據本公開的又一個實施方式，套筒單元還包括第二套筒，第二套筒設置成使得通過第二套筒的內壁面與第一套筒的外壁面限定的第二通道與中心燃料通道同軸，并且第二套筒的出口端沿周緣方向具有周期性變化的形狀，旋流單元還包括第二旋流裝置，第二旋流裝置設置在第二通道中，以及外圍燃料噴射孔配置為使得通過外圍燃料通道傳輸的外圍燃料能夠噴射至第二套筒的內壁面。