具有燃料系统的涡轮发动机的制作方法

具有燃料系统的涡轮发动机
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是2022年1月31日提交的主题为“具有燃料系统的涡轮发动机”的美国申请第17/588,876号的延续并要求该申请的优先权，该申请的全部内容通过引用明确并入本文。
技术领域
3.本主题大体上涉及一种具有燃料系统的燃气涡轮发动机，更具体地，涉及一种具有由初级流体管线和次级燃料管线供给的燃料系统的燃烧器。


背景技术：

4.涡轮发动机由穿过发动机的燃烧气体流驱动以使多个涡轮叶片旋转。燃烧器可设置在燃气涡轮发动机内并且与燃烧气体流入其中的涡轮流体联接。
5.在燃气涡轮发动机的燃烧器中使用碳氢化合物燃料是已知的。通常，空气和燃料被送入燃烧室，空气和燃料混合，然后燃料在空气的存在下燃烧以产生热气体。然后将热气体供给到涡轮，在涡轮中它冷却并膨胀以产生能量。燃料燃烧的副产品通常包括对环境有害的毒素，例如氮氧化物和二氧化氮(统称为no
x
)、co、uhc(例如甲烷和有助于形成大气臭氧的挥发性有机化合物)和其他氧化物，包括硫的氧化物(例如，so2和so3)。
6.正在探索用于燃气涡轮发动机的各种燃料。氢气或与另一种元素或化合物混合的氢气可用于燃烧，然而氢气或氢气混合燃料会导致比传统燃料更高的火焰温度。也就是说，氢气或氢气混合燃料通常比传统燃料(例如石油基燃料或石油和合成燃料混合物)具有更宽的可燃范围和更快的燃烧速度。
7.源于世界范围内空气污染问题的标准调节了由于燃气涡轮发动机操作而产生的氮氧化物(no
x
)、未燃烧的碳氢化合物(uhc)和一氧化碳(co)的排放。特别地，由于操作期间燃烧器火焰温度高，在燃烧器内形成氮氧化物(no
x
)。期望通过调节燃烧器内的分布和/或模式来减少no
x
排放同时仍然保持期望的效率。
附图说明
8.参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
9.图1是燃气涡轮发动机的示意图。
10.图2描绘了燃气涡轮发动机的燃烧区段的沿着图1的线ii-ii的横截面图。
11.图3是根据本公开的一方面的沿着图2的线iii-iii截取的并且具有初级燃料喷射器和次级燃料喷射器的燃烧区段中的燃烧器的横截面图。
12.图4是图3的横截面图，其中移除了一些数字以示出根据本公开的一方面在操作期间的燃烧器。
13.图5是沿着图4的线v-v的横截面图，示出了根据本公开的一方面的从次级燃料喷
射器延伸到第一组轮叶的流线。
14.图6是根据本公开的一方面的具有燃料系统的来自图1的示意图。
15.图7是根据本公开的一方面的为图6的发动机供应重整燃料的方法的流程图。
具体实施方式
16.本文描述的本公开的方面涉及一种燃烧器，并且具体地涉及具有燃烧器的涡轮发动机，该燃烧器由具有初级燃料管线和次级燃料管线并且流体联接到催化吸热重整器的燃料系统供给。为了说明的目的，将关于燃气涡轮发动机描述本公开。然而，应当理解，本文描述的本公开的方面不限于此，并且本文描述的燃烧器可以在发动机中实施，包括但不限于涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和涡轮风扇发动机。本文讨论的本公开的方面可以在具有燃烧器的非飞行器发动机内具有普遍适用性，例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。
17.本文使用的词“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有具体说明，否则本文描述的所有实施例都应被视为示例性的。
18.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
19.术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
20.如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前方”或“前”表示在某物前面，“后”或“后方”表示在某物后面。例如，当用于流体流动时，前方/前可以表示上游，而后/后方可以表示下游。
21.术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”是指流体能够在指定的区域之间建立连接。
22.此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离公共中心的方向。例如，在燃气涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。
23.所有方向引用(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前方、后方等)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开内容，并不产生限制，尤其是关于本文描述的公开的方面的位置、取向或用途。除非另有说明，否则连接引用(例如，附接、联接、连接和连结)将被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间结构元件和元件之间的相对运动。因此，连接引用并不一定意味着两个元件直接连接并且彼此为固定关系。示例性附图仅用于说明目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
24.单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。此外，如本文所用，术语“组”或元件的“组”可以是任意数量的元件，包括仅一个。
25.如本文贯穿说明书和权利要求所使用的近似语言被应用于修饰任何可能允许变化而不导致与其相关的基本功能发生变化的定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”、“通
常”和“基本上”等术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。至少在某些情况下，近似语言可以对应于测量该值的仪器的精度，或者用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在单个值、值范围和/或定义值范围的端点的1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的余量内。此处和贯穿说明书和权利要求，范围限制被组合和互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。例如，本文公开的所有范围均包括端点，并且端点可彼此独立组合。
26.图1是燃气涡轮发动机10的示意图。作为非限制性示例，燃气涡轮发动机10可用于飞行器内。燃气涡轮发动机10可以至少包括压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16。驱动轴18可旋转地联接压缩机区段12和涡轮区段16，使得一个的旋转影响另一个的旋转，并且限定燃气涡轮发动机10的旋转轴线或中心线21。
27.压缩机区段12可以包括彼此串联流体联接的低压(lp)压缩机22和高压(hp)压缩机24。涡轮区段16可以包括相互串联流体联接的lp涡轮26和hp涡轮28。驱动轴18可以将lp压缩机22、hp压缩机24、lp涡轮26和hp涡轮28可操作地联接在一起。替代地，驱动轴18可以包括lp驱动轴(未示出)和hp驱动轴(未示出)。lp驱动轴可以将lp压缩机22联接到lp涡轮26，hp驱动轴可以将hp压缩机24联接到hp涡轮28。lp线轴可以限定为lp压缩机22、lp涡轮26和lp驱动轴的组合，使得lp涡轮26的旋转可以向lp驱动轴施加驱动力，而lp驱动轴又可以旋转lp压缩机22。hp线轴可以限定为hp压缩机24、hp涡轮28和hp驱动轴的组合，使得hp涡轮28的旋转可以向hp驱动轴施加驱动力，该hp驱动轴又可以旋转hp压缩机24。
28.压缩机区段12可以包括多个轴向间隔开的级。每个级包括一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的静止轮叶。用于压缩机区段12的一级的压缩机叶片可以安装到盘，该盘安装到驱动轴18。用于给定级的每组叶片可以具有其自己的盘。压缩机区段12的轮叶可以安装到可围绕燃气涡轮发动机10周向延伸的壳体。应当理解，压缩机区段12的表示仅仅是示意性的并且可以有任何数量的级。进一步，可以设想的是，在压缩机区段12内可以有任何其他数量的部件。
29.与压缩机区段12类似，涡轮区段16可以包括多个轴向间隔开的级，每个级具有一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的静止轮叶。用于涡轮区段16的一级的涡轮叶片可以安装到盘，该盘安装到驱动轴18。用于给定级的每组叶片可以具有其自己的盘。涡轮区段的轮叶可以以周向方式安装到壳体。应当注意的是，可以有任何数量的叶片、轮叶和涡轮级，因为示出的涡轮区段仅仅是示意性表示。进一步，可以设想的是，在涡轮区段16内可以有任何其他数量的部件。
30.燃烧区段14可以串联地设置在压缩机区段12和涡轮区段16之间。燃烧区段14可以流体联接到压缩机区段12和涡轮区段16的至少一部分，使得燃烧区段14至少部分地将压缩机区段12流体联接到涡轮区段16。作为非限制性示例，燃烧区段14可以在燃烧区段14的上游端处流体联接到hp压缩机24并且在燃烧区段14的下游端28处流体联接到hp涡轮。
31.在燃气涡轮发动机10的操作期间，环境或大气空气经由压缩机区段12上游的风扇(未示出)被吸入压缩机区段12，在压缩机区段12中空气被压缩，限定为加压空气。加压空气然后可以流入燃烧区段14，在燃烧区段14中加压空气与燃料混合并被点燃，从而产生燃烧气体。hp涡轮28从这些燃烧气体中提取一些功，其驱动高压压缩机24。燃烧气体被排放到lp
涡轮26中，lp涡轮26提取额外的功以驱动lp压缩机22，并且废气最终经由涡轮区段16下游的排气区段(未示出)从燃气涡轮发动机10排出。lp涡轮26的驱动驱动lp线轴以旋转风扇(未示出)和lp压缩机22。加压气流和燃烧气体可以一起限定流过燃气涡轮发动机10的风扇、压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16的工作气流。
32.图2描绘了燃烧区段14的沿着线ii-ii的横截面图。燃烧区段14可以包括围绕燃气涡轮发动机10的中心线21布置的初级燃料喷射器30的环形布置。初级燃料喷射器30中的每一个可以连接到燃烧器32。应当理解，燃料喷射器的环形布置可以是一个或多个燃料喷射器，并且一个或多个初级燃料喷射器30可以具有不同的特性。取决于燃烧器32位于其中的发动机的类型，燃烧器32可以具有罐、罐环或环形布置。在非限制性示例中，环形布置被示出并且布置在壳体34内。燃烧器32由燃烧器衬里36限定，燃烧器衬里36包括相对于彼此同心且围绕发动机中心线21呈环形的外燃烧器衬里38和内燃烧器衬里40。包括圆顶壁44的圆顶组件42与燃烧器衬里38一起可以限定围绕发动机中心线21的环形燃烧室46。第一组稀释开口48可以位于圆顶壁44中。至少一个初级燃料喷射器30(示出为围绕发动机中心线21环形布置的多个初级燃料喷射器)流体联接到燃烧室46。压缩空气通道50可以至少部分地由燃烧器衬里36和壳体34两者限定。
33.图3描绘了沿着图1的线iii-iii截取的横截面图，示出了燃烧区段14。第二组稀释开口52可以位于燃烧器衬里36中，连接压缩空气通道50和燃烧器32。应当理解，任何数量的稀释开口都可以是第一组稀释开口48和/或第二组稀释开口52的一部分。
34.初级燃料喷射器30可以从由扩口锥56限定的初级燃料/空气混合物出口54的上游联接到圆顶组件42并且布置在圆顶组件42内。初级燃料/空气混合物出口54可以限定圆顶入口，使得初级燃料/空气混合物出口和圆顶入口是同一个，本文称为圆顶入口54。初级燃料喷射器30包括燃料入口60和燃料通路62，燃料入口60可以适于接收燃料(f)流，燃料通路62在燃料入口60和初级燃料/空气混合物出口54之间延伸。第一组稀释开口48可以限定设置在圆顶入口54处的旋流器，以使进入的压缩空气(c)旋流到离开初级燃料喷射器30的燃料/空气混合物附近。旋流器既可以提供进入燃烧器32的空气和燃料的均匀混合物，又有助于燃烧器衬里36的冷却。
35.外燃烧器衬里38和内燃烧器衬里40都可以具有至少部分地限定燃烧室46的外表面64和内表面66。燃烧器衬里36可以由一个连续的整体部分制成，或者是由组装在一起以限定外燃烧器衬里38和内燃烧器衬里40的多个整体部分制成。作为非限制性示例，外表面64可以限定燃烧器衬里36的第一部件，而内表面66可以限定燃烧器衬里36的第二部件，当组装在一起形成燃烧器衬里36。进一步设想，燃烧器衬里36可以是任何类型的燃烧器衬里36，包括但不限于双壁衬里或瓦片衬里。点火器68可以设置在任何合适的位置，包括在燃烧器衬里36处，并且通过非限制性示例的方式在圆顶入口54下游的任何位置处流体联接到燃烧室46。
36.结构元件70可以延伸到在初级燃料喷射器30下游的燃烧室46中。结构元件70可以是任何结构元件，作为非限制性示例，是支柱。结构元件70可以根据需要包括内部冷却通道和机构和/或高温材料，以使结构元件能够放置在燃烧室46中产生的燃烧气体(g1)的路径中。结构元件70可以进一步在壳体34和外燃烧器衬里38之间延伸。结构元件70可以限定用于第二燃料喷射器74的燃料通路72的外壳。燃料通路72可以包括燃料入口76，燃料入口76
可以适于接收另一个燃料(f)流。一组开口78可以限定用于离开第二燃料喷射器74的空气和燃料的次级燃料/空气混合物出口79。这组开口78可以是单个开口或如图所示沿着结构元件70径向间隔开的多个开口。可以进一步设想，这组开口78沿着结构元件70的前缘(本文称为结构元件前缘92)布置。
37.燃烧器出口80将燃烧器32流体联接到涡轮区段16。围绕发动机中心线21(图2)周向间隔开的一组轮叶82可以限定用于涡轮区段16的喷嘴84。一组叶片86围绕发动机中心线21周向间隔开并且位于一组轮叶82的下游。一组轮叶82与一组叶片86一起限定涡轮区段16的第一级58。在本文公开的一个方面中，一组轮叶82未冷却。通过“未冷却”，限定组82的轮叶没有冷却腔、冷却孔或流体连接到冷却空气的其他冷却特征。可以进一步设想，一组轮叶82和/或一组叶片86中的任一组被冷却和/或由陶瓷材料制成。
38.结构元件70可以将燃烧室46分成具有第一体积(v1)的初级区域88和具有第二体积(v2)的次级区域90。初级区域88可以具有第一长度(l1)，其从圆顶壁44到结构元件的后缘(本文称为结构元件后缘94)轴向测量得到。次级区域90可以具有第二长度(l2)，其从结构元件后缘94到一组轮叶82的前缘96轴向测量得到。在本文公开的一个方面中，燃烧器32的总长度(l)小于典型燃烧长度。第一长度(l1)小于或等于第二长度(l2)的两倍，使得初级区域88小于燃烧器的典型初级区域。
39.转向图4，来自图3相同的示意图，为了清楚起见去除了一些数字，示出了在操作期间的燃烧器32。压缩空气(c)可以通过圆顶组件42从压缩机区段12流向燃烧器32。压缩空气(c)可以通过压缩空气通路50从压缩机区段12流向燃烧器32。燃烧器衬里36中的第二组稀释开口52允许一些压缩空气(c)从压缩空气通路50通向燃烧室46。另一部分压缩空气(c)可以流过第一组稀释开口48。经由稀释开口48、52接收在燃烧器32中的压缩空气(c)可以产生旋流，用以混合燃料/空气混合物，用于冷却燃烧器衬里36，和/或在燃烧室46内提供稀释。
40.燃烧室46的第一体积(v1)是由提供足够的温度升量以重新启动燃气涡轮发动机10所必需的高度重点燃达姆科勒数(da)来定尺寸和得出的。达姆科勒数(da)是反应速率与传输速率之比。换句话说，大于一的达姆科勒数(da)与比燃烧气体通过燃烧器32的运动速率更高的燃烧率相关联。对于燃烧室46，达姆科勒数大于一(da》1)。至少一部分压缩空气(c)可以流过初级燃料喷射器30。第一量的燃料(f1)可以在初级燃料喷射器30处喷射并且与压缩空气(c)混合。第一量的燃料(f1)可以是氢燃料，或任何碳氢化合物燃料，包括喷气燃料。在进入燃烧器32后，混合物在燃烧室46内被一个或多个点火器68点燃以产生燃烧气体(g1)。燃烧气体(g1)可以如前所述混合，以限定温度升高到第一量(t1)的燃烧气体(g1)的第一部分。第一体积(v1)定尺寸以能够使燃烧气体(g1)的第一部分达到最高温度。当一组轮叶82限定未冷却的喷嘴84时，适用1800
°
f(982℃)的最高温度。第一体积(v1)使燃烧气体(g1)中的所有空气混合并产生1800
°
f(982℃)限值的温度。当一组轮叶82限定冷却喷嘴84时，或者当一组轮叶82用非金属材料制造时，该最高温度可以被增大。例如，陶瓷材料可以提供2700
°
f(1482℃)的限值。因此，对于未冷却的喷嘴84，最高温度可以是1800
°
f(982℃)，而当对喷嘴84使用先进的非金属或冷却技术时，最高温度可以是2700
°
f(1482℃)。当涡轮喷嘴84被主动地冷却时，那么最高温度可能接近3400
°
f(1871℃)。由于使用引气用于冷却，增大最高温度会降低燃气涡轮发动机10的性能。因此，提供未冷却的喷嘴84并结合将第一体积(v1)定尺寸以降低最高温度可以增加发动机性能。
41.第二量的燃料(f2)，作为非限制性示例的氢燃料，可以在第二燃料喷射器74处喷射并与另一部分压缩空气(c)混合。混合物可以作为燃料/空气混合物离开一组开口78，其可以被点燃以产生燃烧气体(g2)的第二部分，其可以流过燃烧器出口80并经由喷嘴84进入涡轮区段16。燃烧气体(g2)的第二部分的温度可以升高到大于第一量(t1)的第二量(t2)。第二燃料喷射器74可以用于提供起飞和巡航所需的温度升量。
42.转向图5，示出了沿着图4中的线v-v截取的次级区域90的示意图。结构元件70可以具有翼型件形状98，并且在结构元件前缘92和结构元件后缘94之间在下游方向上延伸。进一步，翼型件形状98可以具有在结构元件前缘92和结构元件后缘94之间延伸的第一侧100和与第一侧100相对的第二侧102。一组轮叶82中的每个轮叶也可以具有翼型件形状104并且在前缘96和后缘106之间向下游延伸。
43.燃料/空气混合物(f/a)离开一组开口78以限定燃烧气体(g2)的第二部分。燃料/空气混合物(f/a)可以在结构元件70的一侧或两侧100、102排出。燃烧气体(g2)的第二部分可以升高到超过1800
°
f(982℃)至3400
°
f(1870℃)的第二量(t2)。燃烧气体(g2)的第二部分在等于或介于1800
°
f(982℃)和3400
°
f(1870℃)之间的温度下通过喷嘴84。一组开口78的位置连同一组轮叶82的角度和定位被定向成形成流线108，该流线108位于喷嘴84的中心，燃烧气体(g2)可以沿着该流线流动。这防止高温燃烧气体(g2)接触一组轮叶82，这使得能够利用如本文所述的未冷却的轮叶。所有燃烧都发生在涡轮轮叶82之间，从而为涡轮叶片86提供足够的温度升量。
44.图6示出了用于本文所述的发动机10的燃料系统118。燃料系统118包括流体联接到初级燃料管线122和次级燃料管线126的主燃料管线120。初级燃料管线122流体联接到初级燃料喷射器30。催化吸热重整器124在主燃料管线122下游流体联接到次级燃料管线126。催化吸热重整器124可以位于在hp涡轮28的上游和lp涡轮26的下游的涡轮区段16中。次级燃料管线126将催化吸热重整器124流体联接到第二燃料喷射器74。液体燃料供应部128流体联接到主燃料管线120。液体燃料供应部128可以填充有氢气、乙烯、甲烷或者任何其他合适的碳氢化合物液体燃料。
45.转向图7，在本文公开的一个方面中，供应重整碳氢化合物燃料的方法200包括在框202处向催化吸热重整器124供应来自液体燃料供应部128的燃料。液体燃料然后可以在框204处在催化吸热重整器124中被重整，以在框206处形成有机小分子和氢气。重整过程可以在815℃和925℃(1499
°
f-1697
°
f)之间进行。在一些实施方式中，或处于或接近850℃(1562
°
f)。第二量的燃料(f2)可以是包括氢气的重整燃料，其可以在框208处经由次级燃料管线126供应到第二燃料喷射器74。在本文公开的一个方面中，第二燃料喷射器74是重整的气体燃料喷射器。
46.在没有本文所述的催化吸热重整器124的燃气涡轮发动机10中，两个燃料喷射器30、74都可以直接供给氢燃料。催化吸热重整器124能够使用多种燃料，或仅使用氢燃料。在一个非限制性示例中，初级燃料喷射器提供液体碳氢化合物燃料，次级燃料喷射器74供应已通过次级燃料管线126的重整燃料。可以进一步设想，利用催化吸热重整器124，燃料喷射器30、74两者都可以由通过次级燃料管线126的重整燃料来供应。供应到催化吸热重整器124的燃料可以是容易且有效重整的任何脂肪族碳氢化合物。
47.一种控制存在于燃烧器32内的燃烧气体(g)中的氮氧化物或no
x
的方法，包括如本
文所述地将燃料/空气混合物喷射到初级区域88中。进一步，该方法可以包括经由第二燃料喷射器74将燃料/空气混合物喷射到次级区域90中。该方法可以进一步包括在次级区域90中燃烧燃料以产生燃烧气体(g2)的第二部分。然后，燃烧气体(g2)的第二部分可以从次级区域90流入涡轮区段16的第一级58的至少一部分。进一步，该方法可以包括通过喷嘴84控制燃烧气体(g2)的第二部分的流动，以便防止燃烧气体(g2)的第二部分接触一组轮叶82。
48.与本文公开内容相关的益处包括但不限于降低no
x
排放和提高发动机10的效率。催化吸热重整器能够实现热量的化学回收，从而提高发动机的热力学效率。通过第二燃料喷射器74延迟喷射重整燃料能够降低no
x
排放，同时在第一级58中使用未冷却的轮叶82和/或叶片86，同时满足所有发动机可操作性要求。进一步，相对于燃烧器的典型温度升量，初级区域88中较小的温度升量能够实现较低的no
x
排放，增强的发动机可操作性和高海拔重点燃。此外，燃烧器32的总长度(l)比典型的燃烧器长度短。初级区域的长度(l)的这种减少导致发动机总长度的减少，从而能够减轻重量。
49.通常，使用氢气作为燃料可以显著减小燃烧器体积，因为燃料已经作为气体存在。蒸发所需的时间不长，混合速度快，反应速率高。本文所述的重整器提供了一种利用氢气燃料的基础设施，而不需要携带可能需要大型和重型系统的机载氢气。用于重整器的基础设施所需的任何重量增加都可以通过减少燃烧室体积和长度所提供的发动机长度和重量减少来抵消。
50.应当理解，如本文所述的稀释开口如图所示是示例性的。稀释开口可以以无数种不同的方式组织，并且可以作为非限制性示例包括任何形状或尺寸的肋、针排、电路、子电路、薄膜开口、气室、网和湍流器。稀释开口可以包括其他流动增强装置，作为非限制性示例，包括位于稀释开口后面的小开口。可以进一步设想，稀释开口可以是稀释开口集合的一部分。还可以设想，稀释开口可以是沿着燃烧器衬里定位的冷却开口集合之外的并且与它们分开的。
51.虽然关于燃气涡轮发动机进行了描述，但是应当理解，如本文所述的燃烧器可以用于具有排放no
x
的燃烧器的任何发动机。应当理解，本文所讨论的本公开的方面的应用适用于具有螺旋桨区段或风扇和增压器区段的发动机以及涡轮喷气发动机和涡轮发动机。
52.在尚未描述的范围内，各种实施例的不同特征和结构可以根据需要组合使用或彼此替代。一个特征未在所有实施例中示出并不意味着解释为不能如此示出，而是为了描述的简洁而这样做。因此，可以根据需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，无论新的实施例是否被明确描述。本文描述的特征的所有组合或排列都被本公开覆盖。
53.本书面描述使用示例来描述本文所描述的公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何纳入的方法。本公开各方面的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质性差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。
54.进一步的方面由以下条项的主题提供：
55.一种燃气涡轮发动机，包括：压缩机区段；涡轮区段；燃烧区段，所述燃烧区段位于所述压缩机区段的下游和所述涡轮区段的上游，并且具有在圆顶入口和燃烧器出口之间延
伸的燃烧室；和燃料系统，所述燃料系统流体联接到所述燃烧区段，所述燃料系统包括：燃料供应部；初级燃料管线，所述初级燃料管线将所述燃料供应部流体联接到所述燃烧区段；催化吸热重整器，所述催化吸热重整器流体联接到所述燃料供应部；和次级燃料管线，所述次级燃料管线将所述催化吸热重整器流体联接到所述燃烧区段。
56.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括初级燃料喷射器，所述初级燃料喷射器在所述圆顶入口处将所述初级燃料管线流体联接到所述燃烧室。
57.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括第二燃料喷射器，所述第二燃料喷射器在所述圆顶入口的下游和所述燃烧器出口的上游的位置处将所述次级燃料管线流体联接到所述燃烧室。
58.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括结构元件，所述结构元件限定用于所述第二燃料喷射器的燃料通路并且至少部分地延伸穿过衬里进入所述燃烧室。
59.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括一组开口，所述一组开口沿着所述结构元件径向间隔开并且限定所述第二燃料喷射器的出口。
60.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃料供应部是液体燃料供应部。
61.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中所述次级燃料管线提供重整气态燃料。
62.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括结构元件，所述结构元件限定第二燃料喷射器并且至少部分地延伸到所述燃烧室中，所述结构元件将所述燃烧室分隔成初级燃料喷射器的下游的初级区域和所述第二燃料喷射器的下游的次级区域。
63.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括一组轮叶，所述一组轮叶位于所述燃烧器出口的下游，其中第一长度小于或等于第二长度的两倍，所述第一长度限定所述初级区域并且在所述圆顶入口和所述结构元件的后缘之间轴向测量得到，所述第二长度限定所述次级区域并且在所述结构元件的后缘和所述一组轮叶的前缘之间轴向测量得到。
64.一种用于具有燃烧器的燃气涡轮发动机的燃料系统，所述燃料系统包括：燃料供应部；初级燃料管线，所述初级燃料管线将所述燃料供应部流体联接到所述燃烧器；催化吸热重整器，所述催化吸热重整器流体联接到所述燃料供应部；和次级燃料管线，所述次级燃料管线将所述催化吸热重整器流体联接到所述燃烧区段。
65.根据任一前述条项所述的燃料系统，进一步包括初级燃料喷射器，所述初级燃料喷射器将所述初级燃料管线流体联接到所述燃烧器。
66.根据任一前述条项所述的燃料系统，进一步包括第二燃料喷射器，所述第二燃料喷射器在所述初级燃料喷射器的下游的位置处将所述次级燃料管线流体联接到所述燃烧器。
67.根据任一前述条项所述的燃料系统，其中所述燃料供应部是液体燃料供应部。
68.根据任一前述条项所述的燃料系统，其中所述次级燃料管线提供重整气态燃料。
69.一种在燃气涡轮发动机中供应重整碳氢化合物燃料的方法，所述方法包括：向催化吸热重整器供应液体碳氢化合物燃料；重整所述液体碳氢化合物燃料；形成氢气燃料；将所述氢气燃料供应到所述燃气涡轮发动机的燃烧器。
70.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括将燃料供应到所述燃烧器的初级区域。
71.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括将所述氢气燃料供应到所述燃烧器的所述初级区域下游的次级区域。
72.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括将所述初级区域中的温度升高第一量。
73.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括在所述初级区域下游的所述次级区域中燃烧所述氢气燃料。
74.根据任一前述条项所述的方法，进一步包括将所述次级区域中的温度升高大于所述第一量的第二量。

技术特征：
1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：压缩机区段；涡轮区段；燃烧区段，所述燃烧区段位于所述压缩机区段的下游和所述涡轮区段的上游，并且具有在圆顶入口和燃烧器出口之间延伸的燃烧室；和燃料系统，所述燃料系统流体联接到所述燃烧区段，所述燃料系统包括：燃料供应部；初级燃料管线，所述初级燃料管线将所述燃料供应部流体联接到所述燃烧区段；催化吸热重整器，所述催化吸热重整器流体联接到所述燃料供应部；和次级燃料管线，所述次级燃料管线将所述催化吸热重整器流体联接到所述燃烧区段。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括初级燃料喷射器，所述初级燃料喷射器在所述圆顶入口处将所述初级燃料管线流体联接到所述燃烧室。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括第二燃料喷射器，所述第二燃料喷射器在所述圆顶入口的下游和所述燃烧器出口的上游的位置处将所述次级燃料管线流体联接到所述燃烧室。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括结构元件，所述结构元件限定用于所述第二燃料喷射器的燃料通路并且至少部分地延伸穿过衬里进入所述燃烧室。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括一组开口，所述一组开口沿着所述结构元件径向间隔开并且限定所述第二燃料喷射器的出口。6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述燃料供应部是液体燃料供应部。7.根据权利要求1-5中任一项所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述次级燃料管线提供重整气态燃料。8.根据权利要求1-5中任一项所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括结构元件，所述结构元件限定第二燃料喷射器并且至少部分地延伸到所述燃烧室中，所述结构元件将所述燃烧室分隔成所述初级燃料喷射器的下游的初级区域和所述第二燃料喷射器的下游的次级区域。9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括一组轮叶，所述一组轮叶位于所述燃烧器出口的下游，其中第一长度小于或等于第二长度的两倍，所述第一长度限定所述初级区域并且在所述圆顶入口和结构元件的后缘之间轴向测量得到，所述第二长度限定所述次级区域并且在所述结构元件的所述后缘和所述一组轮叶的前缘之间轴向测量得到。10.一种用于具有燃烧器的燃气涡轮发动机的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括：燃料供应部；初级燃料管线，所述初级燃料管线将所述燃料供应部流体联接到所述燃烧器；催化吸热重整器，所述催化吸热重整器流体联接到所述燃料供应部；和次级燃料管线，所述次级燃料管线将所述催化吸热重整器流体联接到所述燃烧区段。

技术总结
一种燃气涡轮发动机，具有：压缩机区段；涡轮区段；燃烧区段，该燃烧区段位于压缩机区段的下游和涡轮区段的上游，燃烧区段包括圆顶入口、流体联接到涡轮区段的燃烧器出口、衬里和圆顶组件，衬里和圆顶组件一起至少部分地限定在圆顶入口和燃烧器出口之间延伸的燃烧室；燃料系统，燃料系统流体联接到燃烧区段，燃料系统包括燃料供应部、将燃料供应部流体联接到燃烧区段的初级燃料管线以及流体联接到燃料供应部的重整器。应部的重整器。应部的重整器。


技术研发人员：纳伦德拉
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2023.01.30
技术公布日：2023/8/2