專(zhuān)利名稱(chēng)：一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式的航空燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，采用該預(yù) 混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式的燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證燃燒室高效穩(wěn)定工作的同時(shí)，能夠降低 燃燒的污染排放。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的基本性能和結(jié)構(gòu)分布已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，但是對(duì)于 現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室來(lái)說(shuō)，仍在存在大量的難題和挑戰(zhàn)，新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新概念 的發(fā)展應(yīng)用才是保證其持續(xù)進(jìn)步的源泉?，F(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的主要發(fā)展趨勢(shì)是低污染燃燒。航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室必須 滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的航空發(fā)動(dòng)機(jī)污染排放標(biāo)準(zhǔn)。目前采用的CAEP6 (Committee on Aviation Environmental Protection)標(biāo)準(zhǔn)的要求已經(jīng)非常嚴(yán)格，特別是對(duì)NOx污染排放要求，而隨 著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，以后的要求將更為嚴(yán)格。美國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)著名公司GE和PW對(duì)低污染燃燒室已經(jīng)著手研究，GE首先 研發(fā)了雙環(huán)腔低污染燃燒DAC(用于GE90和CFM56)，Pff公司采用了類(lèi)RQL(富油燃燒-快 熄-貧油燃燒，Rich burn-Quench-Lean burn，簡(jiǎn)稱(chēng)RQL)低污染燃燒室TALON II(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 (Lean Direct Mixing Combustion，貧油直接混合燃燒室)技術(shù)為其GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)研制的TAPS (Twin Annular Premixing Swirler)低污染燃燒室。該燃燒室已經(jīng)進(jìn)入整機(jī)驗(yàn)證階段，即將取證，在臺(tái)架全 環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證中，NOx污染排放比CAEP2排放標(biāo)準(zhǔn)降低了 50%。PW公司繼續(xù)采用RQL方式提 出了降低NOx污染排放的低污染燃燒室為T(mén)ALON X，采用的頭部形式是PW公司發(fā)展的空氣 霧化噴嘴，燃燒室為單環(huán)腔，在V2500發(fā)動(dòng)機(jī)扇型試驗(yàn)段上的試驗(yàn)結(jié)果比CAEP2標(biāo)準(zhǔn)降低了 50%。Rolls-Royce公司采用LDM技術(shù)發(fā)展的低污染燃燒室是ANTLE，該燃燒室是一個(gè)單環(huán) 腔分級(jí)燃燒室，其N(xiāo)Ox污染排放比CAEP2標(biāo)準(zhǔn)降低了 50%，用于其新一代發(fā)動(dòng)機(jī)湍達(dá)1000。而不管是何種先進(jìn)的低污染燃燒室，其關(guān)鍵技術(shù)就是降低NOX (氮氧化物)、C0 ( — 氧化碳)、UHC(未燃碳?xì)浠衔?和冒煙的燃燒技術(shù)，核心問(wèn)題是降低燃燒區(qū)的溫度、同時(shí) 使燃燒區(qū)溫度場(chǎng)均勻，即整體和局部的當(dāng)量比控制，而主燃區(qū)當(dāng)量比的均勻性又主要取決 于燃油霧化和油氣摻混的均勻性。本發(fā)明是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)低污染燃燒的新方法。根據(jù)NOx與CO產(chǎn)生的機(jī)理及試 驗(yàn)結(jié)果可知燃燒室的主燃區(qū)當(dāng)量比在0. 6 0. 8范圍內(nèi)產(chǎn)生的NOx與CO(UHC和CO的排 放規(guī)律類(lèi)似)很少?；诖嗽?，要兼顧NOx與CO、UHC的排放量都處于低值范圍，應(yīng)考慮 兩個(gè)因素其一是主燃區(qū)的平均當(dāng)量比，其二是主燃區(qū)平均當(dāng)量比的均勻性，并且在所有航 空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況下都應(yīng)如此。而主燃區(qū)當(dāng)量比的均勻性又主要取決于燃油霧化和油氣 摻混的均勻性。這主要取決于兩方面一是燃油顆粒直徑分布的均勻性，即SMD的分布均勻 性；二則是燃油油霧濃度分布的均勻性。從燃燒方式講，應(yīng)采用均勻的預(yù)混燃燒，達(dá)到主燃 區(qū)當(dāng)量比均勻性要求以降低污染排放。
目前的常規(guī)燃燒方式無(wú)法降低NOx、CO和UHC。原因是目前燃燒室的設(shè)計(jì)方法所 決定的。對(duì)于常規(guī)燃燒室來(lái)說(shuō)，在高功率狀態(tài)時(shí)，由于采用液霧擴(kuò)散燃燒方式，燃燒區(qū)局部 當(dāng)量比總是在1附近，遠(yuǎn)超過(guò)上述低污染燃燒所需當(dāng)量比范圍要求，此時(shí)雖然CO和UHC的 排放低，但NOx的排放達(dá)到最大。在低功率狀態(tài)時(shí)，燃燒區(qū)當(dāng)量比又很低，遠(yuǎn)低于上述低污 染燃燒所需當(dāng)量比區(qū)間，此時(shí)雖然NOx排放低，但CO和UHC排放又很高。另外，由于常規(guī)燃 燒室普遍采用擴(kuò)散燃燒方式，局部當(dāng)量比非常不均勻，因此對(duì)于常規(guī)燃燒室來(lái)說(shuō)，無(wú)法滿(mǎn)足 在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍內(nèi)的低污染要求
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，該燃 燒室在滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件下，能有效的降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室燃燒的污染排放， 包括NOx、冒煙、CO及UHC，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明的技術(shù)解決方案預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，采用分級(jí)燃燒的概念 設(shè)計(jì)，燃燒用氣量全部由預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入。預(yù)燃級(jí)采用旋流穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰燃燒組織 方式，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式，冷卻氣和摻混氣從火焰筒供入。預(yù)混預(yù)蒸發(fā) 燃燒室主要由分流式擴(kuò)壓器、燃燒室外機(jī)匣、燃燒室內(nèi)機(jī)匣、燃油噴嘴、火焰筒頭部、火焰筒 外壁和火焰筒內(nèi)壁組成?；鹧嫱差^部由預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)組成預(yù)燃級(jí)包括預(yù)燃級(jí)旋流器組 件、預(yù)燃級(jí)噴嘴、預(yù)燃級(jí)頭部端壁和預(yù)燃級(jí)頭部?jī)?nèi)導(dǎo)流板。預(yù)燃級(jí)利用由預(yù)燃級(jí)旋流器組件 進(jìn)入燃燒室的旋流空氣產(chǎn)生的低速回流區(qū)穩(wěn)定火焰。預(yù)燃級(jí)旋流器組件通過(guò)預(yù)燃級(jí)頭部端 壁與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)相連接。預(yù)燃級(jí)噴嘴位于預(yù)燃級(jí)旋流器組件內(nèi)，并與預(yù)燃級(jí) 旋流器組件同軸；主燃級(jí)包括主燃級(jí)噴嘴、主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段、 主燃級(jí)頭部整體端壁和主燃級(jí)頭部整體導(dǎo)流板，主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段由主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi) 環(huán)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板、主燃級(jí)預(yù) 混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)、主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐組成。主燃級(jí)噴嘴和主燃 級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)位于主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)和主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)之間，并與預(yù)燃級(jí)噴嘴 同軸，主燃級(jí)噴嘴采用在同一圓周上設(shè)置多個(gè)噴射點(diǎn)的多點(diǎn)噴射方式，具體過(guò)程為主燃級(jí) 所需的燃油由主燃級(jí)噴嘴噴出后，首先通過(guò)主燃級(jí)噴嘴內(nèi)部，將噴射方向由軸向改變?yōu)閺?向噴射，燃油徑向噴出時(shí)通過(guò)導(dǎo)向葉片對(duì)噴射進(jìn)行優(yōu)化，徑向噴射燃油在主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜 空氣環(huán)的氣流作用下霧化形成油氣混合氣，然后流入預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段，油氣混合氣在預(yù)混預(yù) 蒸發(fā)段中蒸發(fā)，并與空氣進(jìn)一步摻混，在預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段的出口處形成均勻的油氣混合氣射 流進(jìn)入火焰筒，在預(yù)燃級(jí)火焰的引燃下進(jìn)行燃燒。燃油噴嘴由預(yù)燃級(jí)噴嘴、主燃級(jí)噴嘴和燃 油噴嘴座組成，預(yù)燃級(jí)噴嘴和主燃級(jí)噴嘴都連接在燃油噴嘴座上，并通過(guò)燃油噴嘴座與燃 燒室外機(jī)匣相連。所述的分流式擴(kuò)壓器將燃燒室進(jìn)口氣流分為三股火焰筒頭部氣流、燃燒室外環(huán) 腔氣流和燃燒室內(nèi)環(huán)腔氣流，以滿(mǎn)足燃燒室各部分對(duì)空氣流量的需求。所述預(yù)燃級(jí)噴嘴為壓力霧化噴嘴、氣動(dòng)霧化噴嘴或組合式噴嘴。所述預(yù)燃級(jí)旋流器組件采用的旋流器的級(jí)數(shù)為1 < η < 5 ；每級(jí)旋流器采用旋流 器的結(jié)構(gòu)是軸向旋流器，或是徑向旋流器，或是切向旋流器；當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件的級(jí)數(shù)η =1時(shí)，旋流器直接與預(yù)燃級(jí)頭部端壁連接；當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件的級(jí)數(shù)1 < η < 5時(shí)，各級(jí)旋流器先連接成一個(gè)整體，組成預(yù)燃級(jí)旋流器組件后再與預(yù)燃級(jí)頭部端壁連接。所述主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐的葉片數(shù)量2 < ρ < 30，沿主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)的出口圓周均布，葉片的安裝角度為-90 90度。所述主燃級(jí)噴嘴多個(gè)噴射點(diǎn)的幾何形狀是圓形或矩形，噴射點(diǎn)的個(gè)數(shù)2 300，每個(gè)噴射點(diǎn)的噴射線均與預(yù)燃級(jí)噴嘴的軸線間的夾角為90度。所述主燃級(jí)噴嘴可以安裝主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)，對(duì)從主燃級(jí)噴嘴噴射出的燃油 起初步霧化和散布的作用；主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)采用采用與預(yù)燃級(jí)噴嘴軸線垂直的徑向 葉片式結(jié)構(gòu)，通過(guò)主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)空氣由原來(lái)的軸向改變?yōu)閺较?，并在出口處與燃 油進(jìn)行摻混，進(jìn)一步進(jìn)入主燃級(jí)預(yù)混蒸發(fā)段，此結(jié)構(gòu)中葉片采用直葉片或不同的曲葉片結(jié) 構(gòu)，根據(jù)不同的工況要求可進(jìn)行選擇替換，主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)可以單獨(dú)存在于主燃級(jí) 噴嘴的內(nèi)環(huán)，也可以單獨(dú)存在于主燃級(jí)噴嘴的外環(huán)，也可以同時(shí)存在于主燃級(jí)噴嘴的內(nèi)環(huán) 和外環(huán)；安裝時(shí)，主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)與主燃級(jí)噴嘴先連接在一起組成一個(gè)整體，二者的 連接方式可以采用整體制造或焊接或螺紋或螺栓的形式，此種安裝可以滿(mǎn)足不同的工況要 求，在不同的要求條件下只需要做簡(jiǎn)單的替換葉片工作，而不需要進(jìn)行大的拆裝；對(duì)于大的 變換只需要做簡(jiǎn)單的主燃級(jí)噴嘴替換即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。所述燃燒室的燃燒用氣全部由火焰筒頭部供入，空氣分配占燃燒室進(jìn)口氣流的 40% 80% 預(yù)燃級(jí)頭部端壁和主燃級(jí)頭部整體端壁的冷卻所需氣量占全部燃燒氣量的 0% 25%，預(yù)燃級(jí)所需氣量占全部燃燒氣量的10% 40%，其余由主燃級(jí)的主燃級(jí)噴嘴 預(yù)膜空氣環(huán)和主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段供入，此種設(shè)計(jì)一方面滿(mǎn)足了預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的要求，燃油 與空氣的到充分的摻混，提高了燃燒的效率；另一方面合理的氣流分配使得冷卻氣量也得 到滿(mǎn)足，使得各種工況的冷卻氣量要求均可以較為容易的得到滿(mǎn)足。所述燃燒室的火焰筒外壁和火焰筒內(nèi)壁的冷卻方式采用氣膜冷卻、發(fā)散冷卻或復(fù) 合冷卻方式，以對(duì)壁面溫度進(jìn)行控制延長(zhǎng)火焰筒的壽命。在所述的火焰筒外壁后部設(shè)置有火焰筒外壁摻混孔，在所述的火焰筒內(nèi)壁后部設(shè) 置有火焰筒內(nèi)壁摻混孔，摻混用氣分別從火焰筒外壁摻混孔和火焰筒內(nèi)壁摻混孔進(jìn)入火焰 筒，以控制燃燒室出口溫度分布。本發(fā)明的原理是一般而言，航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室低污染排放的實(shí)現(xiàn)主要就是通過(guò) 兩方面，一是控制整個(gè)燃燒室內(nèi)燃燒區(qū)域的總體當(dāng)量比范圍；二則是控制燃燒室內(nèi)整個(gè)燃 燒區(qū)域的燃燒均勻性，即當(dāng)量比均勻性，因?yàn)榫植扛挥投鴮?dǎo)致的局部當(dāng)量比過(guò)大也會(huì)大大 增加發(fā)動(dòng)機(jī)的污染排放。根據(jù)上述原理并且考慮到航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作特點(diǎn)，本發(fā)明 采用分級(jí)燃燒的設(shè)計(jì)思想，使燃燒用氣分別從預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入燃燒室，并將燃油進(jìn)行 分級(jí)供入，控制燃油在燃燒區(qū)內(nèi)的當(dāng)量比在航空發(fā)動(dòng)機(jī)不同工作狀態(tài)下都在低污染燃燒區(qū) 內(nèi)，從而達(dá)到降低燃燒污染排放物的目的。預(yù)燃級(jí)在慢車(chē)等小狀態(tài)下啟動(dòng)，保持小狀態(tài)時(shí)燃 燒區(qū)的當(dāng)量比落在上述低污染燃燒當(dāng)量比區(qū)間內(nèi)，并且使燃燒的穩(wěn)定性好，容易啟動(dòng)。當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)工作在大狀態(tài)時(shí)才啟動(dòng)主燃級(jí)，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式，控制燃燒區(qū)的 當(dāng)量比在上述低污染燃燒當(dāng)量比區(qū)間。采用上述低污染燃燒室，可確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室 在所有的工作狀態(tài)下，燃燒區(qū)的當(dāng)量比都控制在低污染燃燒的區(qū)間內(nèi)，同時(shí)可以通過(guò)控制 主燃級(jí)油霧均勻度、混合度和蒸發(fā)度來(lái)控制燃燒區(qū)的當(dāng)量比均勻度，從而達(dá)到航空發(fā)動(dòng)機(jī) 低污染燃燒室污染排放低、穩(wěn)定性好的性能要求。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)如下
(1)本發(fā)明的燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，采用分級(jí)燃燒的概念設(shè)計(jì)，燃燒用氣量全部由 預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入，火焰筒沒(méi)有主燃孔，冷卻氣和摻混氣從火焰筒供入，增加燃燒室功效 的同時(shí)簡(jiǎn)化燃燒室結(jié)構(gòu)。(2)本發(fā)明的主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的燃燒組織方式。預(yù)混預(yù)蒸發(fā)可以使燃油與 空氣混合均勻，形成均勻的油氣混合氣射流。當(dāng)這股均勻的油氣混合氣射流相遇被點(diǎn)燃后， 油氣混合氣可以在極短的時(shí)間內(nèi)燃燒完全，從而降低燃燒室的污染排放。(3)本發(fā)明的預(yù)燃級(jí)采用旋流穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰燃燒組織方式，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù) 蒸發(fā)燃燒組織方式，這種組合燃燒模式可以實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室在寬廣的工作范圍內(nèi)高 效穩(wěn)定的工作，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)燃燒室低污染排放。


圖1為本發(fā)明的工作示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本發(fā)明的火焰筒頭部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明的主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段組件結(jié)構(gòu)剖視圖；圖6為本發(fā)明的主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)和主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)和主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐結(jié)構(gòu)剖視圖；圖8為本發(fā)明的預(yù)燃級(jí)組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的預(yù)燃級(jí)組件結(jié)構(gòu)剖視圖；圖10為本發(fā)明的預(yù)燃級(jí)旋流器組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明的預(yù)燃級(jí)旋流器組件結(jié)構(gòu)剖視圖；圖12為本發(fā)明的具體實(shí)施方案火焰筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明采用的燃油噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明采用的主燃級(jí)噴嘴結(jié)構(gòu)剖視圖；圖15為本發(fā)明采用的主燃級(jí)噴嘴噴射點(diǎn)布置示意圖。圖中1.燃燒室進(jìn)口氣流，2.火焰筒頭部氣流，3.燃燒室外環(huán)腔氣流，4.燃燒室內(nèi) 環(huán)腔氣流，5.燃燒室出口氣流，6.預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)域，7.主燃級(jí)燃燒區(qū)域，8.分流式擴(kuò)壓器， 9.燃燒室外機(jī)匣，10.燃燒室內(nèi)機(jī)匣，11.燃油噴嘴，12.主燃級(jí)頭部整體端壁，13.主燃級(jí)頭 部整體導(dǎo)流板，14.火焰筒頭部，15.火焰筒外壁，16.火焰筒內(nèi)壁，17.火焰筒外壁摻混孔， 18.火焰筒內(nèi)壁摻混孔，19.發(fā)散冷卻孔，20.預(yù)燃級(jí)，21.主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段，22.預(yù)燃級(jí) 旋流器組件，23.預(yù)燃級(jí)頭部端壁，24.預(yù)燃級(jí)頭部導(dǎo)流板，25.預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器，26.預(yù)燃 級(jí)一級(jí)旋流器壓板，27.預(yù)燃級(jí)二級(jí)旋流器，28.主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)，29.主燃級(jí)預(yù)混 預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)，30.主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐，31.主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板，32.主燃級(jí)噴嘴浮 動(dòng)外環(huán)，33.主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板，34.主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)，35.預(yù)燃級(jí)噴嘴，36.主燃 級(jí)噴嘴，37.主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)，38.燃油噴嘴座，39.主燃級(jí)。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，采用分級(jí) 燃燒的概念設(shè)計(jì)，燃燒用氣量全部由預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入，預(yù)燃級(jí)采用旋流穩(wěn)定的擴(kuò)散火 焰燃燒組織方式，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的燃燒組織方式，冷卻氣和摻混氣從火焰筒供入。 本燃燒室包含兩個(gè)燃燒區(qū)域——預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)域6和主燃級(jí)燃燒區(qū)域7，兩個(gè)燃燒區(qū)域共 用相同的內(nèi)外邊界，燃燒區(qū)域的外邊界是火焰筒外壁15，燃燒區(qū)域的內(nèi)邊界是火焰筒內(nèi)壁 16，環(huán)形的火焰筒外壁15和火焰筒內(nèi)壁16位于環(huán)形的燃燒室外機(jī)匣9和燃燒室內(nèi)機(jī)匣10 之間。在火焰筒外壁15上安排有火焰筒外壁摻混孔17，在火焰筒內(nèi)壁16上安排有火焰筒 內(nèi)壁摻混孔18，摻混用氣通過(guò)火焰筒外壁摻混孔17和火焰筒內(nèi)壁摻混孔18進(jìn)入燃燒室，用 于調(diào)節(jié)燃燒室出口溫度分布。火焰筒外壁15和火焰筒內(nèi)壁16還安排有冷卻，冷卻方式可 以采用氣膜冷卻、發(fā)散冷卻或復(fù)合冷卻方式，用于冷卻火焰筒壁面，保證燃燒室的壽命。在 具體實(shí)施方案中，火焰筒外壁15和火焰筒內(nèi)壁16的冷卻方式采用發(fā)散冷卻，在火焰筒外壁 15和火焰筒內(nèi)壁16開(kāi)有發(fā)散冷卻孔19，發(fā)散冷卻孔19的示意如圖1和圖2所示。
在預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)域6的上游是火焰筒頭部14，火焰筒頭部14包括預(yù)燃級(jí)20和主 燃級(jí)39，火焰筒頭部14如圖3所示。主燃級(jí)39包括主燃級(jí)噴嘴36、主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)37、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段 21、主燃級(jí)頭部整體端壁12和主燃級(jí)頭部整體導(dǎo)流板13。主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21通過(guò)主 燃級(jí)頭部整體端壁12與火焰筒外壁15和火焰筒內(nèi)壁13相連接，連接方式可以是焊接或螺 紋或螺栓。主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21如圖6和圖7所示，由主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)34、主燃級(jí) 噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板33、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)32、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板31、主燃級(jí)預(yù)混 預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)28和主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐30組成。主燃級(jí)出 口導(dǎo)流支撐30 —方面起連接主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)28 的作用，另一方面起調(diào)整經(jīng)過(guò)主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21氣流出口角度的作用。主燃級(jí)出口導(dǎo) 流支撐30的葉片數(shù)量2 < ρ < 30，沿主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29的出口圓周均布，葉片的 安裝角度為-90度 90度之間，這樣一方面起到支撐連接的作用，便于加工安裝；另一方面 葉片起到導(dǎo)流的作用。在實(shí)施安裝之前可以選用不同的葉片結(jié)構(gòu)或者調(diào)整安裝角度，以滿(mǎn) 足多種工況的要求，具體的調(diào)整葉片選擇視不同的要求做出選擇。具體實(shí)施方案，如圖4、圖 5、圖6和圖7所示。安裝時(shí)，首先將主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐30與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29 相連接，可采用的連接方式是整體制造或螺紋或螺栓或焊接；然后將二者的組合件，插入主 燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)30中，在保證主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段 外環(huán)30同軸的前提下，使用整體制造或螺紋或螺栓或焊接的連接方式進(jìn)行連接；在保證主 燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板31與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)28同軸的同時(shí)，采用焊接或螺紋或 螺栓連接的方式，使主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板31與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)28連接在一 起，并且將主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)32夾在主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板31與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā) 段外環(huán)28之間；在保證主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板33與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29同軸的 同時(shí)，采用焊接或螺紋或螺栓連接的方式，使主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板33與主燃級(jí)預(yù)混預(yù) 蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29連接在一起，并且將主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)34夾在主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板 33與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29之間；在上述安裝步驟完成后，主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21 的安裝完成。
預(yù)燃級(jí)20包括預(yù)燃級(jí)旋流器組件22、預(yù)燃級(jí)噴嘴35、預(yù)燃級(jí)頭部端壁23、預(yù)燃級(jí) 頭部導(dǎo)流板24，預(yù)燃級(jí)20如圖8和圖9所示。預(yù)燃級(jí)旋流器組件22通過(guò)預(yù)燃級(jí)頭部端壁 23與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29相連接。預(yù)燃級(jí)頭部端壁23與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán) 29的連接方式可采用整體制造或螺紋或螺栓或焊接的方式。預(yù)燃級(jí)旋流器組件22采用的 旋流器的級(jí)數(shù)1 < η < 5。每級(jí)旋流器可采用旋流器的結(jié)構(gòu)可以是軸向旋流器，也可以是徑 向旋流器，也可以是切向旋流器。當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件22的級(jí)數(shù)η = 1時(shí)，可采用焊接或 螺栓或螺紋的連接方式將旋流器直接與預(yù)燃級(jí)頭部端壁23連接；當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件18 的級(jí)數(shù)1 < η < 5時(shí)，在保證各級(jí)旋流器同軸的同時(shí)，采用焊接或螺栓或螺紋的連接方式將 各級(jí)旋流器先連接成一個(gè)整體，組成預(yù)燃級(jí)旋流器組件22后再與預(yù)燃級(jí)頭部端壁23連接。 在具體實(shí)施方案中，以預(yù)燃級(jí)旋流器組件22采用二級(jí)旋流器方案 為例，如圖10和圖11所 示，預(yù)燃級(jí)旋流器組件22包括預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25、預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器壓板26和預(yù)燃級(jí)二 級(jí)旋流器27。安裝時(shí)，首先采用整體制造或螺紋或螺栓或焊接的方式將預(yù)燃級(jí)頭部端壁23 與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29連接在一起；然后將預(yù)燃級(jí)頭部導(dǎo)流板24采用螺紋或螺栓 或焊接的方式與預(yù)燃級(jí)頭部端壁23相連接；在保證預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25與預(yù)燃級(jí)二級(jí)旋 流器27同軸的同時(shí)，采用焊接或螺紋或螺栓連接的方式，使預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器壓板26與預(yù) 燃級(jí)二級(jí)旋流器27連接在一起，并且將預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25夾在預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器壓板 26與預(yù)燃級(jí)二級(jí)旋流器27之間，使三個(gè)部件連接成為一個(gè)整體組成預(yù)燃級(jí)旋流器組件22 ； 然后采用焊接或螺紋或螺栓連接的方式將預(yù)燃級(jí)旋流器組件22固定到預(yù)燃級(jí)頭部端壁23 上，通過(guò)預(yù)燃級(jí)頭部端壁23將預(yù)燃級(jí)旋流器組件22與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)29固定在 一起，將預(yù)燃級(jí)旋流器組件22與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21連接固定在一起，從而完成預(yù)燃級(jí) 旋流器組件22的安裝。在主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21與預(yù)燃級(jí)旋流器組件22安裝完成后，在對(duì)應(yīng)位置插入 主燃級(jí)噴嘴36和預(yù)燃級(jí)噴嘴35，從而完成火焰筒頭部14的安裝。如圖1和圖2所示，預(yù)燃級(jí)噴嘴35與主燃級(jí)噴嘴36都安裝在燃油噴嘴座38上，組 合成一個(gè)整體的燃油噴嘴11，在完成火焰筒頭部14的安裝后，從燃燒室外機(jī)匣9的開(kāi)口處 伸入燃燒室中，插入對(duì)應(yīng)位置，從而完成燃燒室的安裝。預(yù)燃級(jí)噴嘴35可以是壓力霧化噴 嘴，也可以是氣動(dòng)霧化噴嘴，也可以是組合式噴嘴。預(yù)燃級(jí)噴嘴35與預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25 相對(duì)應(yīng)，并且預(yù)燃級(jí)噴嘴35的軸線與預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25的軸線相重合。主燃級(jí)噴嘴36 和主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)37位于主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)34和主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)32之間， 并與預(yù)燃級(jí)噴嘴35的軸垂直。主燃級(jí)噴嘴36采用在同一圓周上設(shè)置多個(gè)噴射點(diǎn)的多點(diǎn)噴 射方式，如圖15所示，噴射點(diǎn)的幾何形狀可以是圓形、矩形，噴射點(diǎn)的個(gè)數(shù)2 < η < 300，每 個(gè)噴射點(diǎn)的噴射線與預(yù)燃級(jí)噴嘴35的軸線間的夾角范圍為-90度 90度之間。主燃級(jí)噴 嘴預(yù)膜空氣環(huán)37起初步霧化和散布從主燃級(jí)噴嘴36噴射出的燃油的作用，主燃級(jí)噴嘴預(yù) 膜空氣環(huán)37內(nèi)葉片采用徑向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片的安裝角度為-90度 90度之間，葉片的數(shù) 量2 < m < 300。主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)37與主燃級(jí)噴嘴36的連接方式可以采用整體制 造或焊接或螺紋或螺栓的形式。燃燒室進(jìn)口氣流1進(jìn)入燃燒室后，經(jīng)過(guò)分流式擴(kuò)壓器8的減速擴(kuò)壓后分為三股火 焰筒頭部氣流2、燃燒室外環(huán)腔氣流3和燃燒室內(nèi)環(huán)腔氣流4，以滿(mǎn)足燃燒室各部分對(duì)空氣 流量的需求，合理組織燃燒室內(nèi)流場(chǎng)，便于高效穩(wěn)定的組織燃燒。
火焰筒頭部氣流2全部為燃燒用氣，占燃燒室進(jìn)口氣流1的40% 80%，除了 0% 25%的火焰筒頭部氣流2被用于預(yù)燃級(jí)頭部端壁23和主燃級(jí)頭部整體端壁12的冷 卻外，其余分別由預(yù)燃級(jí)20和主燃級(jí)39供入，用于預(yù)燃級(jí)20和主燃級(jí)39對(duì)應(yīng)燃油的霧化 和燃燒，預(yù)燃級(jí)20所需氣量占全部燃燒氣量的10 % 40 %，其余由主燃級(jí)39供入。預(yù)燃級(jí) 20所需燃油經(jīng)預(yù)燃級(jí)噴嘴35噴出后，被來(lái)自預(yù)燃級(jí)旋流器組件22的空氣旋流剪切破碎， 形成油霧，然后進(jìn)入由預(yù)燃級(jí)旋流器組件22的空氣旋流形成的低速回流區(qū)——預(yù)燃級(jí)燃燒 區(qū)域6形成擴(kuò)散燃燒。預(yù)燃級(jí)噴嘴35可以是壓力霧化噴嘴，也可以是氣動(dòng)霧化噴嘴，也可 以是組合式噴嘴，預(yù)燃級(jí)噴嘴35的選擇依靠燃油在預(yù)燃級(jí)噴嘴35結(jié)合來(lái)自預(yù)燃級(jí)旋流器 組件22的空氣旋流的共同作用下的霧化和散布效果決定霧化和散布效果越好，油霧分布 越均勻，越利于在預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)域6內(nèi)組織高效穩(wěn)定低污染的燃燒。主燃級(jí)39所需的燃油 經(jīng)主燃級(jí)噴嘴36噴出后，首先在經(jīng)過(guò)主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)37的氣流作用下霧化形成油 氣混氣，然后流入主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21，霧化后的油氣混氣在主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21中 進(jìn)一步霧化和散布，在主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21的出口處形成均勻的油氣混合氣射流，該油 氣混合氣射流在預(yù)燃級(jí)火焰的引燃下被點(diǎn)燃，形成主燃級(jí)燃燒區(qū)域7。主燃級(jí)噴嘴36采用 在同一圓周上設(shè)置多個(gè)噴射點(diǎn)的多點(diǎn)噴射方式，噴射點(diǎn)的幾何形狀可以是圓形、矩形、噴射 點(diǎn)的個(gè)數(shù)2 < η < 300，每個(gè)噴射點(diǎn)的噴射線與預(yù)燃級(jí)噴嘴35的軸線間的夾角范圍為_(kāi)90 度 90度。主燃級(jí)噴嘴36噴射點(diǎn)的形狀、個(gè)數(shù)和角度的選擇依靠燃油在主燃級(jí)噴嘴36、來(lái) 自主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)37的霧化空氣和來(lái)自主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21的霧化摻混氣流的 共同作用下，在主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21出口形成的油氣混合氣的均勻程度決定形成的油 氣混合氣越均勻，越利于在主燃級(jí)燃燒區(qū)域7內(nèi)組織快速高效穩(wěn)定低污染的燃燒。
燃燒室外環(huán)腔氣流3包括火焰筒外壁13的冷卻用氣和火焰筒外壁摻混孔15的摻 混用氣。燃燒室內(nèi)環(huán)腔氣流4包括火焰筒內(nèi)壁14的冷卻用氣和火焰筒內(nèi)壁摻混孔16的摻混 用氣。其中火焰筒外壁13或火焰筒內(nèi)壁14的冷卻氣占燃燒室進(jìn)口氣流1的0% 20%，火 焰筒外壁摻混孔15或火焰筒內(nèi)壁摻混孔16的摻混用氣占燃燒室進(jìn)口氣流1的10% 30%。具體實(shí)施方案的燃燒室整體結(jié)構(gòu)和燃油噴嘴結(jié)構(gòu)如圖12、圖13、圖14和圖15所 示。圖12為火焰筒結(jié)構(gòu)示意，圖13為此時(shí)采用的燃油噴嘴11的結(jié)構(gòu)示意，圖14為主燃級(jí) 噴嘴36的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖15為主燃級(jí)噴嘴36噴射點(diǎn)布置示意圖。如圖12所示，火焰筒頭 部14通過(guò)主燃級(jí)頭部整體端壁12與火焰筒外壁15與火焰筒內(nèi)壁16相連接。火焰筒頭部 14由預(yù)燃級(jí)20和主燃級(jí)39組成主燃級(jí)39包括主燃級(jí)噴嘴36、主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán) 37、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21、主燃級(jí)頭部整體端壁12和主燃級(jí)頭部整體導(dǎo)流板13，主燃級(jí) 預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21如圖4和圖5所示；預(yù)燃級(jí)20包括預(yù)燃級(jí)旋流器組件22、預(yù)燃級(jí)噴嘴35、 預(yù)燃級(jí)頭部端壁23、預(yù)燃級(jí)頭部導(dǎo)流板24，預(yù)燃級(jí)旋流器組件22如圖10和11所示。預(yù)燃 級(jí)旋流器組件22與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21同軸，此時(shí)采用的燃油噴嘴11如圖13所示，預(yù) 燃級(jí)噴嘴35與預(yù)燃級(jí)一級(jí)旋流器25相對(duì)，主燃級(jí)噴嘴36與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21對(duì)應(yīng)。 當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低功率狀態(tài)時(shí)，燃燒室只有預(yù)燃級(jí)20供油，主燃級(jí)39只有空氣經(jīng)過(guò)而 不供油，控制此時(shí)的油氣比在貧油范圍，在預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)6內(nèi)形成擴(kuò)散燃燒，從而保證了發(fā) 動(dòng)機(jī)燃燒室可靠的穩(wěn)定性和起動(dòng)特性，并降低CO和UHC污染排放。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高 功率狀態(tài)時(shí)，預(yù)燃級(jí)20和主燃級(jí)39同時(shí)供油，預(yù)燃級(jí)20在預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)6內(nèi)形成擴(kuò)散燃 燒，主燃級(jí)39在預(yù)燃級(jí)燃燒區(qū)6的外圍形成主燃級(jí)燃燒區(qū)域7。主燃級(jí)39采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)方式，一方面可以將主燃級(jí)39的所需的燃油在主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段21內(nèi)快速均勻的混合 形成油氣混合氣，該混合氣進(jìn)入火焰筒后可以快速的較好的燃燒干凈，從而減少NOx的生 成，另一方面可以將預(yù)燃級(jí)未燒完的CO和UHC燃燒干凈。由此可見(jiàn)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室在航 空發(fā)動(dòng)機(jī)寬廣的工作范圍內(nèi)在保證高效穩(wěn)定燃燒的同時(shí)能有效的降低燃燒室的污染排放， 在摻混孔氣流的輔助下也可以獲得較好的出口溫度分布性能。
本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求
預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，采用分級(jí)燃燒方式，燃燒用氣量全部由預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入，預(yù)燃級(jí)采用旋流穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰燃燒組織方式，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式，冷卻氣和摻混氣從火焰筒供入；所述預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室由分流式擴(kuò)壓器(8)、燃燒室外機(jī)匣(9)、燃燒室內(nèi)機(jī)匣(10)、燃油噴嘴(11)、火焰筒頭部(14)、火焰筒外壁(15)和火焰筒內(nèi)壁(16)組成；所述火焰筒頭部(14)由預(yù)燃級(jí)(20)和主燃級(jí)(39)組成；所述預(yù)燃級(jí)(20)包括預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)、預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)、預(yù)燃級(jí)頭部端壁(23)和預(yù)燃級(jí)頭部?jī)?nèi)導(dǎo)流板(24)，預(yù)燃級(jí)(20)利用由預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)進(jìn)入燃燒室的旋流空氣產(chǎn)生的低速回流區(qū)穩(wěn)定火焰，預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)通過(guò)預(yù)燃級(jí)頭部端壁(23)與主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)(29)相連接；預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)位于預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)內(nèi)，并與預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)同軸；預(yù)燃級(jí)頭部?jī)?nèi)導(dǎo)流板(24)安裝在主燃級(jí)預(yù)混蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)(29)和預(yù)燃級(jí)二級(jí)旋流器(27)之間，預(yù)燃級(jí)頭部?jī)?nèi)導(dǎo)流板(24)連接采用焊接或插入式安裝于預(yù)燃級(jí)二級(jí)旋流器(27)上；所述主燃級(jí)(39)包括主燃級(jí)噴嘴(36)、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)、主燃級(jí)頭部整體端壁(12)和主燃級(jí)頭部整體導(dǎo)流板(13)；所述主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)由主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)(34)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板(33)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)(32)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)壓板(31)、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)(29)、主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段外環(huán)(28)和主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐(30)組成；主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)和主燃級(jí)噴嘴(36)通過(guò)主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外壓板(31)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)(32)連接，連接方式為螺母或焊接；主燃級(jí)噴嘴(36)和主燃級(jí)預(yù)混蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)(29)通過(guò)主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)壓板(33)、主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)(34)連接，連接方式為螺母或焊接；所述主燃級(jí)出口導(dǎo)流支撐(30)由若干葉片組成；主燃級(jí)噴嘴(36)位于主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)內(nèi)環(huán)(34)和主燃級(jí)噴嘴浮動(dòng)外環(huán)(32)之間，并與燃油噴嘴(11)中的預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)同軸，主燃級(jí)噴嘴(36)采用在同一圓周上設(shè)置多個(gè)噴射點(diǎn)的多點(diǎn)噴射方式，主燃級(jí)(39)所需的燃油由主燃級(jí)噴嘴噴(36)出后，流入預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)，油氣混合氣在預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)中蒸發(fā)，并與空氣進(jìn)一步摻混，在預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)的出口處形成均勻的油氣混合氣射流進(jìn)入火焰筒，在預(yù)燃級(jí)火焰的引燃下進(jìn)行燃燒；所述燃油噴嘴(11)由預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)、主燃級(jí)噴嘴(36)和燃油噴嘴座(38)組成，預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)和主燃級(jí)噴嘴(36)均連接在燃油噴嘴座(38)上，并通過(guò)燃油噴嘴座(38)與燃燒室外機(jī)匣(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述的分流式擴(kuò)壓器 (8)將燃燒室進(jìn)口氣流(1)分為三股火焰筒頭部氣流(2)、燃燒室外環(huán)腔氣流(3)和燃燒 室內(nèi)環(huán)腔氣流(4)，以滿(mǎn)足燃燒室各部分對(duì)空氣流量的需求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述預(yù)燃級(jí)噴嘴(35) 為壓力霧化噴嘴、氣動(dòng)霧化噴嘴或組合式噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述預(yù)燃級(jí)旋流器組 件(22)采用的旋流器的級(jí)數(shù)為1 < η < 5 ；每級(jí)旋流器采用旋流器的結(jié)構(gòu)是軸向旋流器， 或是徑向旋流器，或是切向旋流器；當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)的級(jí)數(shù)η = 1時(shí)，旋流器直接 與預(yù)燃級(jí)頭部端壁(23)連接；當(dāng)預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)的級(jí)數(shù)1 < η < 5時(shí)，各級(jí)旋流器 先連接成一個(gè)整體，組成預(yù)燃級(jí)旋流器組件(22)后再與預(yù)燃級(jí)頭部端壁(23)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述主燃級(jí)出口導(dǎo)流 支撐(30)的葉片數(shù)量30，沿主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段內(nèi)環(huán)(29)的出口圓周均布，葉片的安裝角度為-90 90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述主燃級(jí)噴嘴(36) 多個(gè)噴射點(diǎn)的幾何形狀是圓形或矩形，噴射點(diǎn)的個(gè)數(shù)2300，每個(gè)噴射點(diǎn)的噴射線均 與預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)的軸線間的夾角為90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述主燃級(jí)噴嘴(36) 可以安裝主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)，對(duì)從主燃級(jí)噴嘴(36)噴射出的燃油起初步霧化和 散布的作用；主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)采用采用與預(yù)燃級(jí)噴嘴(35)軸線垂直的徑向葉 片式結(jié)構(gòu)，通過(guò)主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)空氣由原來(lái)的軸向改變?yōu)閺较?，并在出口處與 燃油進(jìn)行摻混，進(jìn)一步進(jìn)入主燃級(jí)預(yù)混蒸發(fā)段，此結(jié)構(gòu)中葉片采用直葉片或不同的曲葉片 結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的工況要求可進(jìn)行選擇替換，主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)可以單獨(dú)存在于 主燃級(jí)噴嘴(36)的內(nèi)環(huán)，也可以單獨(dú)存在于主燃級(jí)噴嘴(36)的外環(huán)，也可以同時(shí)存在于 主燃級(jí)噴嘴(36)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)；安裝時(shí)，主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)與主燃級(jí)噴嘴(36) 先連接在一起組成一個(gè)整體，二者的連接方式可以采用整體制造或焊接或螺紋或螺栓的形 式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求7所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述燃 燒室的燃燒用氣全部由火焰筒頭部(14)供入，空氣分配占燃燒室進(jìn)口氣流的40% 80%: 預(yù)燃級(jí)頭部端壁(23)和主燃級(jí)頭部整體端壁(12)的冷卻所需氣量占全部燃燒氣量的 0% 25%，預(yù)燃級(jí)(20)所需氣量占全部燃燒氣量的10% 40%，其余由主燃級(jí)(39)的主 燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)(37)和主燃級(jí)預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段(21)供入。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于所述燃燒室的火焰筒 外壁(15)和火焰筒內(nèi)壁(16)的冷卻方式采用氣膜冷卻、發(fā)散冷卻或復(fù)合冷卻方式，以對(duì)壁 面溫度進(jìn)行控制延長(zhǎng)火焰筒的壽命。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，其特征在于在所述的火焰筒外壁 (15)后部設(shè)置有火焰筒外壁摻混孔(17)，在所述的火焰筒內(nèi)壁(16)后部設(shè)置有火焰筒內(nèi) 壁摻混孔(18)，摻混用氣分別從火焰筒外壁摻混孔(17)和火焰筒內(nèi)壁摻混孔(18)進(jìn)入火 焰筒，以控制燃燒室出口溫度分布。
全文摘要
一種切向預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，采用分級(jí)燃燒的概念設(shè)計(jì)，燃燒用氣量全部由預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)供入，預(yù)燃級(jí)采用旋流穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰燃燒組織方式，主燃級(jí)采用預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒組織方式。燃燒室主要由分流式擴(kuò)壓器、燃燒室外機(jī)匣、燃燒室內(nèi)機(jī)匣、燃油噴嘴、預(yù)燃級(jí)、主燃級(jí)、火焰筒外壁和火焰筒內(nèi)壁組成。預(yù)燃級(jí)利用由預(yù)燃級(jí)旋流器組件進(jìn)入燃燒室的旋流空氣產(chǎn)生的低速回流區(qū)穩(wěn)定火焰；主燃級(jí)所需的燃油由主燃級(jí)噴嘴噴出后，首先在主燃級(jí)噴嘴預(yù)膜空氣環(huán)的氣流作用下霧化形成油氣混合氣，然后流入預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段中蒸發(fā)，并與空氣進(jìn)一步摻混，在預(yù)混預(yù)蒸發(fā)段的出口處形成均勻的油氣混合氣射流進(jìn)入火焰筒，在預(yù)燃級(jí)火焰的引燃下進(jìn)行燃燒。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作狀態(tài)的同時(shí)能有效的降低污染排放。
文檔編號(hào)F23R3/58GK101949551SQ20101027701
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者林宇震, 王欣, 許全宏 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)