本发明属于航空发动机燃烧室技术领域,具体涉及一种大扩展雾化锥角甩油盘结构。
背景技术:
小型涡轮发动机是高空长航时无人机的关键技术之一。高空长航时无人机对发动机的需求方向为高升限、低油耗、低成本,燃烧室是小型涡扇发动机的核心部件之一,高转速是小型涡扇发动机的突出特点之一,针对这一特点,目前小型涡轮风扇发动机多采用甩油盘供油装置,其雾化效果好且结构简单。相对常规喷嘴,具有供油压力低(省去高压供油装置)、结构简单紧凑、重量轻、加工精度要求不高、高空雾化性能好等优点;相对蒸发管,具有起动简单迅速的优点。常见甩油盘是孔式甩油盘,甩油盘安装在发动机主轴上,与主轴同步旋转,燃油输送至甩油盘环腔内,被巨大的离心力甩向环腔壁面,壁面形成一层油膜,通过甩油盘均布一周喷油孔甩入火焰筒,同时完成雾化。目前甩油盘结构形式以甩油孔式居多,燃油雾化锥角较小,对于火焰筒内油气掺混不利,导致火焰筒较长。
技术实现要素:
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何提高火焰筒头部的掺混效果。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种大扩展雾化锥角甩油盘结构,其包括:甩油盘1、旋流室2、燃油喷口3;
所述甩油盘结构该结构为全环盘式结构,即构成甩油盘结构外部轮廓的甩油盘1为一全环盘体,所述甩油盘1固定在发动机高压轴上,发动机工作时候甩油盘1随高压轴高速旋转,甩油盘1上外周面均匀布置有多个旋流器;
每个旋流器各自由旋流室2和燃油喷口3组成;
所述燃油喷口3为旋流室2的出口,由旋流室2和燃油喷口3组成的旋流器安装固定在甩油盘1上;
甩油盘1高速旋转后,燃油沿着甩油盘内壁形成油膜,该油膜在甩油盘离心力的作用下,进入旋流室2,旋流室2内部燃油沿着旋流室2内壁面旋转,在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口3喷出。
其中,所述旋流器设有15-20个。
其中,所述旋流器设有18个。
其中,所述燃油喷口3直径为0.5mm~2mm。
其中,所述燃油喷口3直径为0.8mm。
其中,所述燃油喷口3直径为1.8mm。
其中,所述旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘1上。
其中,所述甩油盘1的直径为50mm~200mm。
其中,所述甩油盘1的直径为100mm。
其中,所述通过燃油喷口3喷出的喷射锥角为30°~120°。
(三)有益效果
为提高火焰筒头部的掺混是提高小型涡轮发动机热效率的有效手段,本发明提出的一种大扩张角度燃油雾化甩油盘技术,在甩油盘喷口增加旋流结构,实现了燃油通过甩油盘离心力作用下,以旋流的形式离开甩油盘,实现了燃油在良好的雾化的基础下,增大了燃油喷射角度,提高燃油在火焰筒内部的驻留时间,加强油气掺混并提高燃烧效率。以加工简单、燃烧效率高为目的进行各种燃烧组织相关的参数的优化设计,获得一种简单、高效的甩油盘结构形式。
与现有技术相比较,本发明具备如下有益效果:
(1)本发明采用的燃烧组织技术适用于小尺寸折流燃烧室,油盘的直径为50mm~200mm,燃油喷口直径为0.5mm~2mm,喷射锥角为30°~120°;
(2)降低燃烧室供油装置的复杂程度,形成一种简单、高效的燃油喷射技术;
(3)对于采用甩油盘的发动机燃烧室,雾化锥角最大达到120°,增强燃烧油气掺混,缩短燃烧室长度。
附图说明
图1及图2为本发明大扩展雾化锥角甩油盘结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
对于采用甩油盘折流燃烧室来说,本发明在孔式甩油盘的基础上增加了旋流结构,试验了甩油盘扩大甩油盘雾化锥角,通过在甩油孔上增加旋流结构,提高燃油在火焰筒内部的驻留时间,加强油气掺混,提高燃烧效率并缩短了火焰筒的轴向长度。
为解决现有技术的问题,本发明提供一种大扩展雾化锥角甩油盘结构,如图1及图2所示,其包括:甩油盘1、旋流室2、燃油喷口3;气流的走向如图中箭头所示;
所述甩油盘结构该结构为全环盘式结构,即构成甩油盘结构外部轮廓的甩油盘1为一全环盘体,所述甩油盘1固定在发动机高压轴(未画出)上,发动机工作时候甩油盘1随高压轴高速旋转,甩油盘1上外周面均匀布置有多个旋流器;
每个旋流器各自由旋流室2和燃油喷口3组成;
所述燃油喷口3为旋流室2的出口,由旋流室2和燃油喷口3组成的旋流器安装固定在甩油盘1上;
甩油盘1供油的方向见附图1,甩油盘1高速旋转后,燃油沿着甩油盘内壁形成油膜,该油膜在甩油盘离心力的作用下,进入旋流室2,旋流室2内部燃油沿着旋流室2内壁面旋转,在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口3喷出。
其中,所述旋流器设有15-20个。
其中,所述旋流器设有18个。
其中,所述燃油喷口3直径为0.5mm~2mm。
其中,所述燃油喷口3直径为0.8mm。
其中,所述燃油喷口3直径为1.8mm。
其中,所述旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘1上。
其中,所述甩油盘1的直径为50mm~200mm。
其中,所述甩油盘1的直径为100mm。
其中,所述通过燃油喷口3喷出的喷射锥角为30°~120°。
综上,当发动机工作时,燃油通过供油装置往甩油盘内壁面喷射,喷射的燃油通过与甩油盘共同旋转形成一层贴壁油膜,在离心力的作用下,该油膜进入旋流室,旋流室内部燃油沿着旋流室内壁面旋转,在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口喷出,喷出的燃油具有雾化好且扩张锥角大的特点,与燃烧室内的空气掺混后进行燃烧,形成稳定的燃烧组织。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。