一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构的制作方法

本发明属于航空发动机，涉及燃油喷嘴结构，具体涉及一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构。

背景技术：

1、作为航空发动机的关键部件之一，燃油喷嘴的作用是将液体燃料雾化。雾化后增大了燃油与空气的接触面积，提高了燃烧时热与质的交换速率，加快了燃烧过程，保证了燃烧性能。根据结构不同，燃油喷嘴可分为直射式喷嘴、离心式喷嘴、蒸发管式喷嘴和气动雾化喷嘴等。本发明涉及的燃油喷嘴为离心式喷嘴。

2、高空点火试验是衡量航空发动机设计可靠性的重要试验之一。高空状态下，空气稀薄、含氧量低；且燃油的表面张力和粘性在低温状态下都较大，表面张力大则燃油分子内聚力强，不易破碎；粘性大表明燃油内摩擦阻力增大，油膜增厚，两者都会导致燃油索太尔平均直径smd变大，雾化质量恶化。

技术实现思路

1、为保证航空发动机高空点火可靠性，本发明提供一种基于离心喷嘴结构的航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，可有效提升发动机高空点火成功率，增大点火可靠性。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，包括喷嘴体、转接器、喷雾器、旋流器和喷嘴螺母、燃油接管嘴和热空气接管嘴，喷嘴体形成了一端连通转接器和喷雾器、另一端连接燃油接管嘴和热空气接管嘴的整流腔，喷嘴螺母通过螺纹与喷嘴体装配并固定转接器、喷雾器和旋流器；喷嘴体内有两条独立的、分别连通燃油接管嘴和热空气接管嘴的燃油通道和热空气通道；燃油通道另一端连接转接器，燃油由轴向流动进入转接器后再转接器内转化为径向流动，转接器的出口连接喷雾器的入口，燃油进入喷雾器后雾化进入环腔；环腔的侧壁为旋流器的内壁，环腔的后端是喷雾器的出口；热空气通道的另一端连接旋流器的外侧，热空气经过旋流器的整流后产生与环腔内油雾旋向相反的切向速度进入环腔与油雾混合；环腔的出口连通燃油喷嘴结构的喷油口。

4、进一步的，燃油通道与热空气通道相隔距离短，使得燃油在燃油通道中流动时通过热空气通道的热传导得到预热。

5、进一步的，还包括单向活门，单向活门设在热空气接管嘴内，热空气进气进入热空气接管嘴，且热空气压力大于火焰筒内部压力时，单向活门处于开启状态；当热空气端没有气体流入时，火焰筒内部压力大于热空气通道内的压力，单向活门封闭，保证发动机的密封。

6、进一步的，喷雾器在入口处设置切向槽保证燃油进入喷雾器内的喷雾室后对喷嘴轴心产生偏心作用，生成对轴心的动量矩；喷雾室的直径不断减小，燃油切向流速不断增大，保证燃油雾化。

7、进一步的，喷嘴螺母包括喷嘴螺母旋座和喷嘴螺母套管，喷嘴螺母旋座通过内螺纹与喷嘴体连接，喷嘴螺母套管为单向有端面的筒状结构与喷嘴螺母旋座轴向连接，喷嘴螺母旋座和喷嘴螺母套管之间具有钎焊缝。

8、进一步的，喷嘴螺母套管侧壁上开侧壁孔；外部空气气流从侧壁孔流入后，一部分从喷嘴螺母套管端面上开的端面孔流出，流出后与喷雾方向相同，另一部分从喷嘴螺母套管的内部流道内转为径向流动，遭遇燃油喷雾后折流为沿喷雾方向流动。

9、进一步的，热空气通过热空气通道进入由喷嘴体中段与喷嘴螺母后段形成的大空间的大环腔后，再进入由喷嘴体前端侧面与喷嘴螺母内侧壁形成的狭小长空间的小环腔，然后进入由喷嘴体前端、喷嘴螺母内侧和旋流器外侧形成的径向环腔，最后进入就旋流器，再进入环腔。

10、进一步的，大环腔是均压腔，热空气从大环腔均匀流入小环腔，喷嘴螺母内腔设计为阶梯收缩结构，气流流速在小环腔内得到提升，增加流固换热效果，为喷嘴体加热；热空气在径向环腔中完成气流的流向转换，热空气气流由轴向流动变为径向流动；热空气自旋流器的切向旋流槽流入旋流器与喷雾器组成的环腔后，获得与燃油旋向恰好相反的切向速度。

11、与现有技术相比，本发明的优点为：

12、在高空环境下，本发明通过单向活门结构控制增加一股热空气加温燃油，降低燃油表面张力和粘性，减小燃油smd，提高燃油雾化质量；同时通过调整热空气量，调整喷口出口处油气比，增加含氧量，加快化学反应速度，提高燃烧效率。

技术特征：

1.一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，包括喷嘴体(1)、转接器(3)、喷雾器(4)、旋流器(5)和喷嘴螺母(2)、燃油接管嘴(8)和热空气接管嘴(11)，喷嘴体(1)形成了一端连通转接器(3)和喷雾器(4)、另一端连接燃油接管嘴(8)和热空气接管嘴(11)的整流腔，喷嘴螺母(2)通过螺纹与喷嘴体(1)装配并固定转接器(3)、喷雾器(4)和旋流器(5)；喷嘴体(1)内有两条独立的、分别连通燃油接管嘴(8)和热空气接管嘴(11)的燃油通道和热空气通道；燃油通道另一端连接转接器(3)，燃油由轴向流动进入转接器(3)后再转接器(3)内转化为径向流动，转接器(3)的出口连接喷雾器(4)的入口，燃油进入喷雾器(4)后雾化进入环腔(104)；环腔(104)的侧壁为旋流器(5)的内壁，环腔(104)的后端是喷雾器(4)的出口；热空气通道的另一端连接旋流器(5)的外侧，热空气经过旋流器(5)的整流后产生与环腔(104)内油雾旋向相反的切向速度进入环腔(104)与油雾混合；环腔(104)的出口连通燃油喷嘴结构的喷油口。

2.根据权利要求1所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，燃油通道与热空气通道相隔距离短，使得燃油在燃油通道中流动时通过热空气通道的热传导得到预热。

3.根据权利要求1所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，还包括单向活门(12)，单向活门(12)设在热空气接管嘴(11)内，热空气进气进入热空气接管嘴(11)，且热空气压力大于火焰筒内部压力时，单向活门(12)处于开启状态；当热空气端没有气体流入时，火焰筒内部压力大于热空气通道内的压力，单向活门(12)封闭，保证发动机的密封。

4.根据权利要求1所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，喷雾器(4)在入口处设置切向槽保证燃油进入喷雾器(4)内的喷雾室后对喷嘴轴心产生偏心作用，生成对轴心的动量矩；喷雾室的直径不断减小，燃油切向流速不断增大，保证燃油雾化。

5.根据权利要求1所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，喷嘴螺母(2)包括喷嘴螺母旋座(31)和喷嘴螺母套管(32)，喷嘴螺母旋座(31)通过内螺纹与喷嘴体(1)连接，喷嘴螺母套管(32)为单向有端面的筒状结构与喷嘴螺母旋座(31)轴向连接，喷嘴螺母旋座(31)和喷嘴螺母套管(32)之间具有钎焊缝(33)。

6.根据权利要求5所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，喷嘴螺母套管(32)侧壁上开侧壁孔(34)；外部空气气流从侧壁孔(34)流入后，一部分从喷嘴螺母套管(32)端面上开的端面孔(35)流出，流出后与喷雾方向相同，另一部分从喷嘴螺母套管(32)的内部流道(36)内转为径向流动，遭遇燃油喷雾后折流为沿喷雾方向流动。

7.根据权利要求1所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，热空气通过热空气通道进入由喷嘴体(1)中段与喷嘴螺母(2)后段形成的大空间的大环腔(101)后，再进入由喷嘴体(1)前端侧面与喷嘴螺母(2)内侧壁形成的狭小长空间的小环腔(102)，然后进入由喷嘴体(1)前端、喷嘴螺母(2)内侧和旋流器(5)外侧形成的径向环腔(103)，最后进入就旋流器(5)，再进入环腔(104)。

8.根据权利要求7所述的一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，其特征在于，大环腔(101)是均压腔，热空气从大环腔(101)均匀流入小环腔(102)，喷嘴螺母内腔设计为阶梯收缩结构，气流流速在小环腔内得到提升，增加流固换热效果，为喷嘴体加热；热空气在径向环腔(103)中完成气流的流向转换，热空气气流由轴向流动变为径向流动；热空气自旋流器(5)的切向旋流槽流入旋流器(5)与喷雾器(4)组成的环腔(104)后，获得与燃油旋向恰好相反的切向速度。

技术总结
本发明属于航空发动机技术领域，公开了一种航空用高空点火可靠性高的燃油喷嘴结构，包括喷嘴体、转接器、喷雾器、旋流器和喷嘴螺母、燃油接管嘴和热空气接管嘴，喷嘴体内有两条独立的、分别连通燃油接管嘴和热空气接管嘴的燃油通道和热空气通道；燃油通道另一端连接转接器，燃油由轴向流动进入转接器后再转接器内转化为径向流动，转接器的出口连接喷雾器的入口，燃油进入喷雾器后雾化进入环腔；热空气经过旋流器的整流后产生与环腔内油雾旋向相反的切向速度进入环腔与油雾混合。本发明通过单向活门结构控制增加一股热空气加温燃油，降低燃油表面张力和粘性，减小燃油SMD，提高燃油雾化质量；还能调整喷口出口处油气比，增加含氧量，提高燃烧效率。

技术研发人员：栾思琦,宋宇佳,李洪伏,姜山,王武超,张威
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14