[發明專利]一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部

有效

• 申請號: 201811430038.7
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109595593B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張群;楊福正;劉強;李程鎬;曹婷婷;王鑫;張鵬;海涵
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部。所述頭部包括中心值班級、外側主燃級、可繞中心軸旋轉的導流葉片、文氏管和套筒等結構?？諝夂腿剂暇捎梅旨壒姆绞?，主燃級進氣量主要由導流葉片控制，中心值班級進氣量由值班級旋流器喉部面積決定；中心值班級采用一個離心式壓力霧化噴嘴，外側主燃級采用多個直噴的空氣霧化噴嘴。本發明可以通過旋轉導流葉片改變主燃級進氣量，以期降低燃燒室慢車貧油熄火極限，減少設計點狀態時燃燒室出口的污染排放，保證燃燒室能在較寬的工況范圍內穩定工作。

技術領域

本發明涉及航空發動機低污染燃燒領域，特別地，涉及一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部。

背景技術

航空工業的迅猛發展，使得航空發動機的尾氣排放對環境產生的影響日益明顯。航空發動機由燃燒所產生的污染物主要有碳氧化物(例如CO₂、CO)、氮氧化物(例如NO₂、NO)、硫化物(SO₂)、未燃碳氫化合物(UHC)以及飛灰、煙塵等，這些污染物不僅對人類自身產生了極大的影響，同時也影響著地球溫度、濕度、動植物生長等。隨著我國對大飛機的需求，以及日益嚴苛的污染排放標準，低污染排放、高效率燃燒的飛機發動機燃燒室技術就顯得尤為重要。國際民航組織(ICAO)已經針對額定推力大于26.7kN的民用亞聲速渦噴和渦扇發動機的一個著陸起飛循環(LTO)的污染排放做出了規定。由于現代發動機的CO和UHC的排放量在所有低工況下都已顯著降低，僅有氮氧化合物在高空巡航狀態下的排放量較為客觀，因此航空保護委員會(CAEP)對降低NO_X的排放要求日益嚴格。

燃燒室在設計階段的一個基本問題就是大工況下的排氣冒煙和小工況下的貧油熄火之間的協調問題。對于常規燃燒室來說，任何降低冒煙和氮氧化物的方案總是會提高CO和UHC的排放，反之亦然。因此各大燃氣輪機公司發展了更加先進的低污染排放技術，主要思想就是分級燃燒，包括空氣分級和燃料分級兩種。在燃料分級方面，主要是控制主燃級噴油桿內燃料的流量來控制各級的油氣比，再結合空氣的進氣方式，進而調節各個區域的溫度，將主燃燒區溫度控制在1670～1900K之間。在此溫度范圍內，污染物NOx、UHC、CO、等的生成率都較低。在空氣分級方面，主要是通過設計變幾何燃燒室機構來改變頭部進氣量，進一步使得燃燒室慢車貧油熄火點明顯降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，以應對燃燒室排氣冒煙與貧油熄火之間的矛盾給燃燒室提出的新挑戰。

技術方案

本發明的目的在于提供一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部。

本發明技術方案如下：

一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，其特征在于：一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，其特征在于：所述頭部包括中心值班級油氣混合系統和外側主燃級油氣混合系統，在主燃級進口周向設置多個可旋轉的導流葉片；整個結構由值班級、主燃級、文氏管、套筒、導流葉片、噴嘴等組成。

所述的一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，其特征在于：中心值班級油氣混合系統由一個離心式壓力霧化噴嘴、內旋流器和出口文氏管組成，用于形成中心回流區并實現火焰穩定。

所述的一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，其特征在于：外側主燃級油氣混合系統由多個直噴的空氣霧化噴嘴、外旋流器、可繞其所在中心軸旋轉的導流葉片以及套筒組成。

所述的一種進氣截面可變的旋流燃燒室頭部，其特征在于：所述內旋流器為單級軸向旋流器，固定安裝于噴嘴殼體外表面；所述的值班級葉片，葉片個數為8—20個，葉片安裝角為20°—60°，葉片厚度為0.6—1.8mm，采用強旋設計，旋流強度為0.7—1.5。