一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构的制作方法

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构。

背景技术：

现代航空发动机燃烧室建立在高性能、高可靠性、宽稳定工作范围的基础上。由于发动机的发展不断追求高推重比，因此，它必须在更高压比和燃烧室进、出口温度下工作。对于军用发动机燃烧室，燃烧效率高、火焰稳定、高空点火好和氮氧化物排放少是关键指标。

传统的主燃烧室头部结构主要是单一的中心喷嘴喷油，油气掺混效果并不理想，导致燃烧不完全，出现喷嘴积碳、排烟明显和出口氮氧化物含量高等现象，排气冒烟和二氧化氮的可见性极大影响军机的隐身性能，并且对环境的破坏极大。此外进气流速极大影响高空点火好坏，进气流速高使得高空点火难度大大增加。这些因素使得未来航空发动机的设计对燃烧室头部结构特别是旋流器的结构有了更高的要求，使得燃烧进行的更加充分并且易于组织燃烧。

综上所述，本发明设计了一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构，通过叶片上的喷油孔对经过轴向旋流器的空气进行喷油掺混，叶片侧面喷油孔喷出的燃油碰撞于支板内侧，能够有效改善燃油雾化蒸发效果，此外支板与叶片成一定角度可降低气流速度，从而提高燃烧室内的燃烧效率和燃烧稳定性，使燃烧进行的更加充分，减少氮氧化物排放。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构。本发明提供一种内部存在燃油通道的叶片，通过叶片上的喷油孔对经过轴向旋流器的空气喷射燃油，叶片侧面靠后位置设置支板，优点在于使空气经过轴向旋流器时进行喷油掺混，一定程度提高油气掺混效果，燃油碰撞于支板内侧，有效改善燃油雾化蒸发效果，同时，支板能够降低气流速度，稳定气流，这些方面的共同作用，能够有效提高燃烧室内的燃烧效率和燃烧稳定性，使燃烧进行的更加充分，减少氮氧化物排放。

技术方案

本发明的目的在于提供一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构。

本发明技术方案如下：

一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构，包括轴向旋流器叶片外部结构及布置，轴向旋流器叶片上喷油孔的尺寸及分布布置，轴向旋流器叶片中燃油通道的结构以及轴向旋流器叶片上支板的结构。

所述的轴向旋流器叶片外部结构及布置，其特征在于：叶片数为8～12，叶片高度取10～20mm，叶片长度取20mm～50mm，叶片角度取20°～60°取顺时针方向。

所述的轴向旋流器叶片上喷油孔的尺寸及分布布置，其特征在于：轴向旋流器叶片尾部及轴向旋流器叶片逆时针侧面距尾部5mm～8mm处沿径向均匀分布6～10个喷油孔，每个轴向旋流器叶片上共12～20个喷油孔。

所述的轴向旋流器叶片中燃油通道的结构，其特征在于：在轴向旋流器叶片尾部中心为燃油通道，燃油通道截面宽度为0.5mm～1mm，长度为8mm～10mm。

所述的轴向旋流器叶片上支板的结构，其特征在于：轴向旋流器叶片逆时针侧面距尾部10mm～16mm处设置支板，支板为平板状，支板水平设置，厚度为0.6mm～1mm，支板轴向尾部与轴向旋流器叶片尾部齐平，径向长度与轴向旋流器叶片相同。

本发明具有以下有益效果：

该发明在轴向旋流器中采用了一种内部存在燃油通道、尾部设置支板的可喷油叶片，与现有技术相比，空气经过轴向旋流器时可进行喷油掺混，尾部支板可对来流起到减速效果，优点在于一部分燃油进入叶片中燃油通道，在叶片尾部中心喷油孔以及侧面布置的喷油孔喷出，空气经过轴向旋流器时即可进行喷油掺混，一定程度提高油气掺混效果，其中侧面布置的喷油孔喷出的燃油碰撞于支板内侧，，支板能够降低气流速度，稳定气流，这些方面的共同作用，能够有效提高燃烧室内的燃烧效率和燃烧稳定性，使燃烧进行的更加充分，减少氮氧化物和烟排放，从而达到火焰稳定、高空点火好、提高隐身性能的效果。

附图说明

图1：具有喷油结构叶片的轴向旋流器三维示意图

图2：具有喷油结构叶片的轴向旋流器内部三维示意图

图3：单个叶片剖面示意图

图中：1、叶片，2、轴向旋流器套筒，3、轴向旋流器中心喷嘴，4、尾部喷油孔，5、燃油通道，6、侧面喷油孔，7、支板

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1、图2、图3，本发明提供一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构，此轴向旋流器的叶片内部存在燃油通道并有喷油孔与之相连，外部设有支板。图1为具有喷油结构叶片的轴向旋流器三维示意图，图2为具有喷油结构叶片的轴向旋流器内部三维示意图，图3为单个叶片剖面示意图。

燃油由图3(5)所示的燃油通道由中心油路进入图1(1)轴向旋流器叶片内，支板外伸且与叶片成一定角度，入口气流流经图3(7)支板时能够降低气流速度，稳定气流，有利于后面油气更好的掺混以及点火。气流经过支板后，图3(5)燃油通道中的燃油通过图3(4)尾部喷油孔和图3(6)侧面喷油孔喷向气流，其中图3(6)侧面喷油孔喷出的燃油碰撞于支板内侧，进行破碎以及二次雾化，能够有效改善燃油雾化蒸发效果。进行掺混后的油气再在轴向旋流器尾部和传统旋流器一样与图2(3)轴向旋流器中心喷嘴喷出的燃油进行掺混，共进行两次油气掺混。在图3(7)支板、图3(4)尾部喷油孔和图3(6)侧面喷油孔的共同作用下，可以形成流速较低、预混较好的燃油混气，使燃烧效率和燃烧稳定性均得到有效提高，并且更利于组织燃烧，达到燃烧充分减少喷嘴积碳以及出口烟和氮氧化物排放、火焰稳定、高空点火好、提高隐身性能等效果。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种具有喷油结构叶片的轴向旋流器结构，在轴向旋流器中采用一种内部存在燃油通道的叶片，通过叶片上的喷油孔对经过轴向旋流器的空气喷射燃油，同时，叶片侧面靠后位置设置支板，优点在于使空气经过轴向旋流器时进行喷油掺混，一定程度提高油气掺混效果，燃油碰撞于支板内侧，有效改善燃油雾化蒸发效果，同时，支板能够降低气流速度，稳定气流，这些方面的共同作用，能够有效提高燃烧室内的燃烧效率和燃烧稳定性，使燃烧进行的更加充分，减少烟和氮氧化物排放，达到火焰稳定、高空点火好、提高隐身性能等效果。

技术研发人员：张群;李程镐;曹婷婷;刘强;杨福正;张鹏;王鑫;海涵
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2018.11.13
技术公布日：2019.03.29