[發明專利]一種非全接觸式噴嘴隔熱帽罩、噴嘴及設計方法

有效

• 申請號: 201911098948.4
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110864326B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 范育新;劉天池;郭昆;趙世龍;吳偉秋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;北京動力機械研究所
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳風平

本發明公開了一種非全接觸式噴嘴隔熱帽罩、噴嘴及設計方法。本發明所述帽罩包括帽端以及自所述帽端邊緣延伸的筒形罩壁；所述罩壁包括位于所述罩壁外周的第一罩壁，所述第一罩壁與噴頭之間設置有用于減小第一罩壁與噴頭接觸面積的熱保護機構。本發明通過對帽罩結構的改進，明顯降低噴嘴出口的燃油溫升，對噴嘴有更好的保護效果。

技術領域

本發明涉及一種噴油桿結構，特別涉及一種非全接觸式噴嘴隔熱帽罩、噴嘴及設計方法。

背景技術

隨著燃氣渦輪發動機的發展和性能的提高，渦輪前的溫度也不斷升高，燃燒室內的氣動條件也越發苛刻，對于推重比10及以上的航空發動機來說，燃燒室進口的空氣溫度可高達800K以上，這就使得燃燒室內的噴嘴處在極高的環境溫度下。噴嘴暴露在高溫中會使得內部燃油吸收大量熱量，從而導致溫度升高，而燃油在超過一定溫度后會發生自氧化反應，產生固體積碳，從而有堵塞噴嘴，影響發動機正常工作的風險。

因此，需要對噴嘴采取熱防護措施，保證燃油在噴嘴頭部流道內流動時溫度不至于過高。一方面可以對噴嘴流道進行改進設計，減小流道內部的臺階、突擴等區域，另一方面可采用外部隔熱罩，噴嘴帽罩就是保護噴嘴頭部(噴頭)的重要結構，可以減少外部燃氣向噴嘴頭部內流道的熱量傳遞，降低燃油在流道內的溫升。同時，帽罩上還有進氣口，可以使外部氣流進入對內部積碳進行吹除。

如圖1和圖2所示，噴嘴是由噴頭和固定于噴頭外周的帽罩組成，帽罩位于噴頭的前端，現有技術中的帽罩5(model 1)的罩壁和噴頭4之間是完全貼合的，與噴頭焊接，但是帽罩的材料采用的為高溫合金，作為金屬其導熱率較高，導致帽罩的隔熱性能差，現有的改進方法為采用耐高溫材料如陶瓷材料(導熱率低于高溫合金)制作帽罩，由于陶瓷材料韌性差，完全用陶瓷材料替代金屬做成帽罩，不能滿足噴嘴的強度需要。

發明內容

發明目的：針對現有技術中燃油噴嘴結構的缺陷，提供燃油噴嘴帽罩結構、設計方法及噴嘴結構，提高對噴嘴頭部的熱防護性能。

技術方案：本發明所述的一種非全接觸式噴嘴隔熱帽罩，所述帽罩包括帽端以及自所述帽端邊緣延伸的筒形罩壁；所述罩壁包括位于所述罩壁外周的第一罩壁，所述第一罩壁與噴頭之間設置有用于減小第一罩壁與噴頭接觸面積的熱保護機構。

所述熱保護機構為設置于第一罩壁與噴頭之間設置的隔熱層和/或隔熱腔。

所述罩壁靠近所述帽端的端部為第一端，所述罩壁遠離所述帽端的端部為第二端，在所述第一罩壁的第一端，設置一個位于所述第一罩壁內壁邊緣的臺階。

所述熱保護機構為隔熱層，所述隔熱層為耐高溫材料制成；所述隔熱腔為為設置于第一罩壁與噴頭之間的空腔。

所述熱保護機構由隔熱層和隔熱腔組成，所述隔熱腔為設置于所述隔熱層上的沿著周向間隔分布的空腔。

所述熱保護機構為隔熱腔，所述第一罩壁在第二端設置有若干個間隔分布的連接端。

所述熱保護機構為以下結構：

所述熱保護機構為設置于第一罩壁與噴頭之間的耐高溫材料制成的隔熱層；

或所述熱保護機構為設置于第一罩壁與噴頭之間的耐高溫材料制成的隔熱層，所述隔熱層上設置有若干隔熱腔；

或所述熱保護機構為設置于所述第一罩壁與噴頭之間的隔熱腔，和/或所述第一罩壁端部設置有若干個間隔分布的用于與噴頭固定的連接端。

本發明所述的一種噴油桿用噴嘴，包括上述的帽罩以及噴頭，所述帽罩與噴頭之間設置有熱保護機構。

本發明所述的一種非全接觸式噴嘴隔熱帽罩的設計方法，包括以下步驟：