一种拓宽燃烧室边界的供油装置的制作方法

1.本技术涉及航空发动机的领域，尤其是涉及一种拓宽燃烧室边界的供油装置。


背景技术：

2.燃油喷嘴为航空发动机燃烧室中的重要部件，其主要功能为将燃油雾化，喷入燃烧室中与空气掺混燃烧。随着航空发动机飞行包线的扩大，燃油流量范围也越来越宽广，故现代航空发动机燃烧室燃油喷嘴一般设计为双油路以满足宽广的燃油流量范围。但随着发动机对燃烧室温升、污染排放越来越高的要求，目前的供油方式往往很难平衡各工况下的燃烧室性能。为了解决此问题，提出了分区供油的方式。在以申请人名字的专利中，提出了一种富油直混分区燃烧室，能够兼顾高油气比燃烧室点火及低工况稳定性与高工况高效低冒烟燃烧性能。这种分区供油方式通过副级采用离心式喷嘴保证燃烧室有良好的点火能力及低工况下的稳定性，主级采用多点喷射直混燃烧技术，较好的适应发动机燃烧室工况的剧烈变化，使得燃烧室有较好的响应及跟随性。但是对于某些发动机，如果想继续拓宽低工况边界，需要继续降低副级喷嘴的流量数，如此则大工况时副级喷嘴流量偏小，影响燃烧效率。国内外已有的技术是采用三油路设计来兼顾各状态下的燃烧效率，但燃油系统会很复杂。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种拓宽燃烧室边界的供油装置，解决了现有技术中的问题，低工况时拓宽了点熄火边界。
4.本技术提供的一种拓宽燃烧室边界的供油装置采用如下的技术方案：
5.一种拓宽燃烧室边界的供油装置，包括燃油总管、若干个第一喷嘴和若干个第二喷嘴，所述燃油总管为环形，若干个所述第一喷嘴和第二喷嘴沿燃油总管周向均匀分布，所述第一喷嘴的数量大于第二喷嘴的数量，所述第一喷嘴和第二喷嘴均包括主级喷油组件和副级喷油组件，所述第二喷嘴的副级喷油组件流量大于第一喷嘴的副级喷油组件流量，发动机点火或低转速工况时，所述第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件停止供油，所述第一喷嘴和第二喷嘴的副级喷油组件供油，发动机高转速工况时，所述第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件和副级喷油组件同时供油。
6.可选的，所述第一喷嘴包括第一进油油路、第一活门、第一副级油路、第一主级油路、第一主级喷嘴、补油油路、主级附加喷嘴和第一副级喷嘴，所述第一副级喷嘴通过第一副级油路与第一进油油路连通，主级附加喷嘴通过补油油路与第一主级喷嘴连通，所述第一主级喷嘴通过第一主级油路与第一活门连通，所述第一活门与所述第一进油油路连通；
7.其中，所述第一主级喷嘴和主级附加喷嘴作为所述第一喷嘴的主级喷油组件的出油机构，第一副级喷嘴作为所述第一喷嘴的副级喷油组件，所述第一活门在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第一活门在发动机高转速工况时打开。
8.可选的，所述第二喷嘴包括第二进油油路、第二活门、第二副级油路、第二主级油
路、第二副级喷嘴和第二主级喷嘴，所述第二副级喷嘴通过第二副级油路与第二进油油路连通，所述第二主级喷嘴通过第二主级油路与第二活门连通，所述第二活门与所述第二进油油路连通，所述第二活门在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第二活门在发动机高转速工况时打开。
9.可选的，所述第二喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数为所述第一喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数的1.4-2倍。
10.可选的，所述第一喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数为3-8(g/s/mpa)。
11.可选的，所述第一副级喷嘴和主级附加喷嘴的流量之和等于第二喷嘴的副级喷油组件的喷油流量。
12.可选的，所述第二喷嘴的数量为2-4个。
13.可选的，若干所述第二喷嘴在所述燃油总管上相邻设置。
14.可选的，若干所述第二喷嘴在所述燃油总管的周向位置与点火电嘴相对应。
15.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：
16.发动机点火或低转速工况时，所述第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件停止供油，所述第一喷嘴和第二喷嘴的副级喷油组件供油，所述第二喷嘴的副级喷油组件流量大于第一喷嘴的副级喷油组件流量，在燃烧室燃油流量较少时第二喷嘴局部富油，提高燃烧室点火和熄火边界。
17.大工况时，第一活门和第二活门打开，所述第一副级喷嘴和主级附加喷嘴的流量之和等于第二喷嘴的副级喷油组件的喷油流量。主级附加喷嘴弥补了第一副级喷嘴燃油流量偏小的问题，补充的第一副级燃油流量，平衡了主副级喷嘴的流量比，提高了燃烧效率。
18.第一活门和第二活门打开时，第一主级喷嘴的流量等于第二主级喷嘴的流量，第二副级喷嘴的流量等于主级附加喷嘴和第一副级喷嘴的流量，不同喷嘴喷油量相同，保证了良好的出口温度场。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为燃烧室的结构示意图；
21.图2为供油系统示意图；
22.图3为第一喷嘴的供油方案示意图；
23.图4为第二喷嘴供油方案示意图。
24.附图标记说明：1、供油系统；2、点火电嘴；3、火焰筒；4、旋流器；5、机匣；6、第二喷嘴；7、第一喷嘴；8、第一进油油路；9、第一活门；10、第一副级油路；11、第一主级油路；12、第一主级喷嘴；13、补油油路；14、第一副级喷嘴；15、主级附加喷嘴；16、第二副级喷嘴；68、第二进油油路；69、第二活门；610、第二副级油路；611、第二主级油路；612、第二主级喷嘴；17、燃油喷嘴；18、燃油总管。
具体实施方式
25.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
26.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
28.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
29.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
30.如图1所示，燃烧室包括供油系统1、点火电嘴2、火焰筒3、旋流器4、机匣5。供油系统1上含有多个燃油喷嘴17。燃油经过燃油喷嘴17雾化后向火焰筒3内喷入，与旋流器4流出的空气混合，经点火电嘴2点燃并燃烧。
31.本技术实施例提供一种拓宽燃烧室边界的供油装置。
32.如图2-4所示，一种拓宽燃烧室边界的供油装置，包括燃油总管18、若干个第一喷嘴7和若干个第二喷嘴6，所述燃油总管18为环形，燃油总管18数量为单数，若干个所述第一喷嘴7和第二喷嘴6沿燃油总管18周向均匀分布，所述第一喷嘴7的数量大于第二喷嘴6的数量，所述第一喷嘴7和第二喷嘴6均包括主级喷油组件和副级喷油组件，所述第二喷嘴6的副级喷油组件流量大于第一喷嘴7的副级喷油组件流量；发动机点火或低转速工况时，低转速为发动机转速低于等于最高转速的70％，所述第一喷嘴7和第二喷嘴6的主级喷油组件停止供油，所述第一喷嘴7和第二喷嘴6的副级喷油组件供油，在燃烧室燃油流量较少时第二喷嘴6局部富油，提高燃烧室点火和熄火边界；发动机高转速工况时，高转速为发发动机转速到达最高转速的70％以上，所述第一喷嘴7和第二喷嘴6的主级喷油组件和副级喷油组件同时供油。
33.所述第一喷嘴7包括第一进油油路8、第一活门9、第一副级油路10、第一主级油路11、第一主级喷嘴12、补油油路13、主级附加喷嘴15和第一副级喷嘴14，所述第一副级喷嘴14通过第一副级油路10与第一进油油路8连通，主级附加喷嘴15通过补油油路13与第一主
级喷嘴12连通，所述第一主级喷嘴12通过第一主级油路11与第一活门9连通，所述第一活门9与所述第一进油油路8连通，第一进油油路8连通燃油总管18。其中，所述第一主级喷嘴12和主级附加喷嘴15作为所述第一喷嘴7的主级喷油组件的出油机构，第一副级喷嘴14作为所述第一喷嘴7的副级喷油组件的出油机构，第一喷嘴7的主级附加喷嘴15和第一副级喷嘴14形成双路离心喷嘴，第一副级喷嘴14为小流量喷嘴，主级附加喷嘴15与第一主级喷嘴12连通；所述第一活门9在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第一活门9在发动机高转速工况时打开。
34.所述第二喷嘴6包括第二进油油路68、第二活门69、第二副级油路610、第二主级油路611、第二副级喷嘴16和第二主级喷嘴612，所述第二副级喷嘴16通过第二副级油路610与第二进油油路68连通，第二副级喷嘴16作为第二喷嘴6的副级喷油组件的喷油机构，第二主级油路611作为第二喷嘴6的主级喷油组件的喷油机构，第二喷嘴6的副级喷油组件的单路离心喷嘴，所述第二主级喷嘴612通过第二主级油路611与第二活门69连通，所述第二活门69与所述第二进油油路68连通，第二进油油路68连通燃油总管18，所述第二活门69在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第二活门69在发动机高转速工况时打开。
35.大工况时，第一活门9和第二活门69打开，所述第一副级喷嘴14和主级附加喷嘴15的流量之和等于第二喷嘴6的副级喷油组件的喷油流量。主级附加喷嘴15弥补了第一喷嘴7燃油流量偏小的问题，补充的第一副级燃油流量，提高燃油流量。，第一主级喷嘴12的流量等于第二主级喷嘴612的流量。
36.所述第二喷嘴6的副级喷油组件的喷油流量数为所述第一喷嘴7的副级喷油组件的喷油流量数的1.4-2倍，在本技术实施例中，第二副级喷嘴16的流量数为第一副级喷嘴14的流量书的1.4-2倍。
37.所述第一喷嘴7的副级喷油组件的喷油流量数为3-8(g/s/mpa)，在本技术实施例中，第一副级喷嘴14的流量数为3-8(g/s/mpa)。
38.所述第二喷嘴6的数量为2-4个。若干所述第二喷嘴6在所述燃油总管18上相邻设置。
39.在一个实施例中，发动机点火时，第一活门9和第二活门69不打开，第一喷嘴7的第一副级喷嘴14和第二喷嘴6的第二副级喷嘴16供油，此时燃烧室燃油流量较少，第二喷嘴6流量数较大，相较第一喷嘴7获得更多的燃油，第二喷嘴6靠近点火电嘴2能够率先实现点火成功，提高了燃烧室点火边界。发动机贫油熄火时，燃烧室燃油流量也较少，此时第一活门9和第二活门69关闭，第一喷嘴7的第一副级喷嘴14和第二喷嘴6的第二副级喷嘴16供油，第二喷嘴6流量数较大，相较第一喷嘴7获得更多的燃油，能够稳住火焰，提高了燃烧室熄火边界。大工况时，第一活门9和第二活门69打开，所有油路开始供油，第一喷嘴7的第一副级喷嘴14和主级附加喷嘴15的流量之和等于第二喷嘴6的第二副级喷嘴16的燃油流量。第一喷嘴7的主级附加喷嘴15弥补了第一副级喷嘴14燃油流量偏小的问题，补充了第一喷嘴7的副级喷油轴组件的燃油流量，提高了燃烧效率。第一活门9和第二活门69打开时，第一主级喷嘴12的流量等于第二主级喷嘴612的流量，第二副级喷嘴16的流量等于主级附加喷嘴15和第一副级喷嘴14的流量，不同喷嘴喷油量相同，保证了良好的出口温度场。通过以上措施，本方案提高了燃烧室的点火、熄火边界，同时保证了大工况的燃烧效率与温度分布，拓宽了燃烧室工作边界。
40.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，包括燃油总管、若干个第一喷嘴和若干个第二喷嘴，所述燃油总管为环形，若干个所述第一喷嘴和第二喷嘴沿燃油总管周向均匀分布，所述第一喷嘴的数量大于第二喷嘴的数量，所述第一喷嘴和第二喷嘴均包括主级喷油组件和副级喷油组件，所述第二喷嘴的副级喷油组件流量大于第一喷嘴的副级喷油组件流量，发动机点火或低转速工况时，所述第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件停止供油，所述第一喷嘴和第二喷嘴的副级喷油组件供油，发动机高转速工况时，所述第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件和副级喷油组件同时供油。2.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第一喷嘴包括第一进油油路、第一活门、第一副级油路、第一主级油路、第一主级喷嘴、补油油路、主级附加喷嘴和第一副级喷嘴，所述第一副级喷嘴通过第一副级油路与第一进油油路连通，主级附加喷嘴通过补油油路与第一主级喷嘴连通，所述第一主级喷嘴通过第一主级油路与第一活门连通，所述第一活门与所述第一进油油路连通；其中，所述第一主级喷嘴和主级附加喷嘴作为所述第一喷嘴的主级喷油组件的出油机构，第一副级喷嘴作为所述第一喷嘴的副级喷油组件，所述第一活门在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第一活门在发动机高转速工况时打开。3.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第二喷嘴包括第二进油油路、第二活门、第二副级油路、第二主级油路、第二副级喷嘴和第二主级喷嘴，所述第二副级喷嘴通过第二副级油路与第二进油油路连通，所述第二主级喷嘴通过第二主级油路与第二活门连通，所述第二活门与所述第二进油油路连通，所述第二活门在发动机点火或低转速工况时关闭，所述第二活门在发动机高转速工况时打开。4.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第二喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数为所述第一喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数的1.4-2倍。5.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第一喷嘴的副级喷油组件的喷油流量数为6.根据权利要求2所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第一副级喷嘴和主级附加喷嘴的流量之和等于第二喷嘴的副级喷油组件的喷油流量。7.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，所述第二喷嘴的数量为2-4个。8.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，若干所述第二喷嘴在所述燃油总管上相邻设置。9.根据权利要求1所述的拓宽燃烧室边界的供油装置，其特征在于，若干所述第二喷嘴在所述燃油总管的周向位置与点火电嘴相对应。

技术总结
本申请提供了一种拓宽燃烧室边界的供油装置，属于航空发动机技术领域，具体包括燃油总管、若干个第一喷嘴和若干个第二喷嘴，第一喷嘴的数量大于第二喷嘴的数量，第一喷嘴和第二喷嘴均包括主级喷油组件和副级喷油组件，第二喷嘴的副级喷油组件流量大于第一喷嘴的副级喷油组件流量，发动机点火或低转速工况时，第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件停止供油，第一喷嘴和第二喷嘴的副级喷油组件供油，发动机高转速工况时，第一喷嘴和第二喷嘴的主级喷油组件和副级喷油组件同时供油。通过本申请的处理方案，低工况时拓宽了点熄火边界，高工况时平衡了主副级喷嘴的流量比，保证较高的燃烧效率和出口温度场。效率和出口温度场。效率和出口温度场。


技术研发人员：邱伟 唐军 陈溯敏 王永明 黄兵 桂韬 王蓉隽 李九龙 房人麟
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/7