燃烧室的制作方法

本发明涉及航空发动机，尤其涉及一种燃烧室。

背景技术：

1、伴随航空产业的迅速发展，航空发动机所面临的运行环境愈加复杂，燃烧室多工况下可靠点火及宽油气范围稳定、高效燃烧的问题更加突出，急需开展新型燃烧方案与技术研究。

2、目前，根据头部特征的不同，燃烧室可分为两类：其一是由旋流片和冲击孔组织流场的环涡型燃烧室，它在高空点火方面表现十分优异，但存在头部流动较弱、油气掺混不强、出口温度场品质较差的问题；其二是通过涡流器组织流场的旋流型燃烧室，它通过头部旋转气流稳定火焰，能够加强油气掺混，空间上油气混合较均匀，能显著改善出口温度场品质。基于分区燃烧理念，近些年也出现了环涡型与旋流型组合的燃烧室，由于具备宽油气范围稳定、高效燃烧的特征，被称作wfa(wide-range fuel-air adapted)燃烧室，这种宽域油气适应燃烧室综合了环涡型与旋流型燃烧室的优势，一方面能保障燃烧室多工况下的点火性能与燃烧效率，另一方面能有效改善火焰筒内的油气分布，最终获得较均匀的出口温度场。

3、现有wfa燃烧室包括内机匣、外机匣、火焰筒内环、火焰筒外环、扩压器、喷嘴等部件，主燃级喷嘴与主燃区直接连通进油，燃油未预先蒸发且未与空气预混合均匀，主燃区中贫油燃烧性能偏低，燃烧温度偏高，使得nox排放量较高。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种燃烧室，旨在实现主燃级燃油在贫油氛围下预混预蒸发燃烧，以降低主燃区温度，抑制nox的生成，从而降低污染。

2、为实现上述目的，本发明提出燃烧室，应用于航空发动机，包括：

3、机匣组件，形成有内腔及与所述内腔连通的空气进口、燃气出口；

4、火焰筒，设于所述内腔，所述火焰筒内部分为主燃区、环涡区和掺混区，所述火焰筒开设有气流进口，所述火焰筒的掺混区与所述燃气出口连通；以及

5、供油组件，包括主燃级喷嘴和值班级喷嘴，所述主燃级喷嘴安装于所述火焰筒上并连通所述主燃区，所述值班级喷嘴安装于所述火焰筒的头部并连通所述环涡区；以及

6、预混合预蒸发管，设于所述主燃级喷嘴与所述火焰筒之间，所述预混合预蒸发管设有混合蒸发通道，用以对空气与油雾混合物进行预混合和预蒸发处理。

7、可选地，所述预混合预蒸发管的出口端设有用于防回火的收缩喷口。

8、可选地，所述预混合预蒸发管的出口端通过旋流组件安装于所述火焰筒上，所述旋流组件包括头部内旋流器和环绕于所述头部内旋流器外侧的头部外旋流器，所述头部内旋流器与所述预混合预蒸发管的出口端连通。

9、可选地，所述旋流组件还包括进口旋流器，所述进口旋流器设置于所述主燃级喷嘴与所述预混合预蒸发管的进口端。

10、可选地，所述主燃级喷嘴与所述值班级喷嘴的燃油分配比例为4:1。

11、可选地，所述火焰筒的头部沿径向分为环涡流动头部及旋流流动头部，所述环涡流动头部形成所述环涡区，所述旋流流动头部形成所述主燃区，所述环涡流动头部与所述旋流流动头部通过支板连接，所述支板开设有支板进气孔。

12、可选地，所述环涡流动头部的顶端内安装有环涡旋流片，所述环涡流动头部的顶端开设有环涡进气孔，所述环涡流动头部的前壁开设有环涡前壁射流孔，所述环涡流动头部的后壁开设有环涡后壁射流孔。

13、可选地，所述值班级喷嘴为单油路离心喷嘴或双油路离心喷嘴，所述值班级喷嘴安装于所述环涡流动头部的凹腔前壁，且其喷射方向为向所述环涡旋流片附近喷射；

14、所述主燃级喷嘴为单油路离心喷嘴或双油路离心喷嘴，所述主燃级喷嘴沿所述进口旋流器的中心线插入至所述混合蒸发通道中。

15、可选地，所述燃烧室还包括点火器，所述机匣组件设有电嘴孔，所述点火器安装于所述电嘴孔并伸入至所述环涡区，且所述点火器的点火电嘴与所述环涡流动头部的内壁面平齐。

16、可选地，所述火焰筒的内环壁面开设有内环主燃孔、内环掺混孔和冷却孔，所述火焰筒的外环壁面设有外环掺混孔；其中，所述内环主燃孔用于截断主流回流区、补燃和强化主流油气混合，所述内环掺混孔、所述外环掺混孔用于调整出口温度场；所述冷却孔为全发散的多斜孔；

17、所述气流进口包括所述支板进气孔、所述环涡进气孔、所述内环主燃孔、所述内环掺混孔、所述外环掺混孔和所述冷却孔。

18、在本发明的技术方案中，该燃烧室包括机匣组件、火焰筒、供油组件及预混合预蒸发管；机匣组件，形成有内腔及与内腔连通的空气进口、燃气出口；火焰筒，设于内腔，火焰筒内部分为主燃区、环涡区和掺混区，火焰筒开设有气流进口，火焰筒的掺混区与燃气出口连通；供油组件，包括主燃级喷嘴和值班级喷嘴，主燃级喷嘴安装于火焰筒上并连通主燃区，值班级喷嘴安装于火焰筒的头部并连通环涡区；预混合预蒸发管，设于主燃级喷嘴与火焰筒之间，预混合预蒸发管设有混合蒸发通道，用以对空气与油雾混合物进行预混合和预蒸发处理。

19、本发明在主燃级喷嘴与主燃区之间增设了预混合预蒸发管，实现了主燃级燃油在贫油氛围下预混、预蒸发燃烧，主燃区燃油尽量偏离当量比燃烧，能有效降低火焰温度，从而抑制nox的生成，最终降低整个燃烧室的nox排放。

技术特征：

1.一种燃烧室，应用于航空发动机，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述预混合预蒸发管的出口端设有用于防回火的收缩喷口。

3.如权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述预混合预蒸发管的出口端通过旋流组件安装于所述火焰筒上，所述旋流组件包括头部内旋流器和环绕于所述头部内旋流器外侧的头部外旋流器，所述头部内旋流器与所述预混合预蒸发管的出口端连通。

4.如权利要求3所述的燃烧室，其特征在于，所述旋流组件还包括进口旋流器，所述进口旋流器设置于所述主燃级喷嘴与所述预混合预蒸发管的进口端。

5.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述主燃级喷嘴与所述值班级喷嘴的燃油分配比例为4:1。

6.如权利要求4所述的燃烧室，其特征在于，所述火焰筒的头部沿径向分为环涡流动头部及旋流流动头部，所述环涡流动头部形成所述环涡区，所述旋流流动头部形成所述主燃区，所述环涡流动头部与所述旋流流动头部通过支板连接，所述支板开设有支板进气孔。

7.如权利要求6所述的燃烧室，其特征在于，所述环涡流动头部的顶端内安装有环涡旋流片，所述环涡流动头部的顶端开设有环涡进气孔，所述环涡流动头部的前壁开设有环涡前壁射流孔，所述环涡流动头部的后壁开设有环涡后壁射流孔。

8.如权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，所述值班级喷嘴为单油路离心喷嘴或双油路离心喷嘴，所述值班级喷嘴安装于所述环涡流动头部的凹腔前壁，且其喷射方向为向所述环涡旋流片附近喷射；

9.如权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室还包括点火器，所述机匣组件设有电嘴孔，所述点火器安装于所述电嘴孔并伸入至所述环涡区，且所述点火器的点火电嘴与所述环涡流动头部的内壁面平齐。

10.如权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，所述火焰筒的内环壁面开设有内环主燃孔、内环掺混孔和冷却孔，所述火焰筒的外环壁面设有外环掺混孔；其中，所述内环主燃孔用于截断主流回流区、补燃和强化主流油气混合，所述内环掺混孔、所述外环掺混孔用于调整出口温度场；所述冷却孔为全发散的多斜孔；

技术总结
本发明公开了一种燃烧室，包括机匣组件、火焰筒、供油组件及预混合预蒸发管。机匣组件形成有内腔及空气进口、燃气出口。火焰筒设于内腔，火焰筒内部分为主燃区、环涡区和掺混区。供油组件包括主燃级喷嘴和值班级喷嘴，主燃级喷嘴安装于火焰筒上并连通主燃区，值班级喷嘴安装于火焰筒头部并连通环涡区。预混合预蒸发管设于主燃级喷嘴与火焰筒之间，用以对空气与油雾混合物进行预混合和预蒸发处理。本发明提出了一种宽域油气适应的预混合预蒸发低污染燃烧室，有效降低了NO<subgt;X</subgt;排放，流动损失小且能获得较理想的出口温度场；实现了全环燃烧室的点火联焰，且高空点火高度高，燃烧室可在宽油气比范围内点火联焰；整个燃烧室的火焰稳定性较好。

技术研发人员：高雅,丁国玉,陈丕敏,郭政言
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12