[发明专利]涡轮发动机燃烧室的点火过程

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧室的点火过程，还涉及实施这种点火过程的涡轮发动机。

背景技术

在涡轮发动机中，高压压缩机以已知方式馈给环形燃烧室空气，多个喷嘴以已知方式馈给环形燃烧室燃料，喷嘴具有延伸通过环形燃烧室端壁上的孔的喷头，喷嘴绕燃烧室的轴线均匀分布。诸如火花塞之类的点火装置装配在穿过位于喷嘴下游的燃烧室环形壁的孔中并通向燃烧室的内部。

在应用中，在向燃烧室内部喷入燃料之前，起动机开始工作，驱动高压压缩机的转子，以使高压空气进入燃烧室。从某一给定的速度开始，即，从高压压缩机的转子的每分钟给定转数(RPM，revolution per minute)开始，以恒定速率将燃料喷入燃烧室，同时激发点火装置。燃料与进入燃烧室的高压空气混合，并被火花塞产生的火花点燃。

为了有助于点火，现有技术中将一些比其他喷嘴具有较大流速的喷嘴安装得在轴向上与火花塞对齐，以在火花塞附近具有较大的燃料裕度，从而保证燃烧室快速点火。

尽管这种配置确保了在燃烧室中可靠地点燃燃料，但发现这种配置比所有喷嘴都相同的配置实现起来更为复杂，这是因为较高流速的喷嘴需要以与其他喷嘴不同的方式来调整它们的开口阀。另外，为了避免在假定容纳较大流速的喷嘴的位置处安装较低流速的喷嘴，必须提供键控装置，从而使燃烧室的制造更加复杂。由于在制造和维护方面的成本同样增加，必须有呈现不同特性的类型的喷嘴。

发明内容

本发明的具体目的是为上述问题提供一种简单有效而又成本低廉的解决方案，同时避免上述缺陷。

为了实现这个目的，本发明提供了一种涡轮发动机的燃烧室的点火过程，所述燃烧室由多个喷嘴馈给燃料，并具有用于点燃喷入燃烧室中的燃料的点火装置，所述点火过程的特征在于：所述点火过程包括开始阶段，在所述开始阶段中，以恒定速率将燃料喷入燃烧室，同时激发点火装置，开始阶段结束时如果燃烧室没有点火，所述点火过程包括第二阶段，在第二阶段中，燃料喷射速率快速增大20％至30％，在第二阶段之后是燃料速率逐渐增大阶段，在燃料速率逐渐增大阶段，燃料流速逐渐增大，增量比第二阶段中的增量小，增速比第二阶段中的增速慢。

在现有技术中，从激发点火装置开始到燃烧室点火，燃料流速保持恒定，与此不同，本发明的点火过程包括恒定流速的开始阶段，在未点火的情况下，开始阶段之后是燃料流速快速增大阶段，在该阶段中，燃料流速快速增大20％至30％，以非常显著地快速增大燃烧室中的燃料裕度(燃料裕度对应于喷入燃烧室的速率与空气馈给燃烧室的速率)。

在未点火状态持续的情况下，逐渐增大燃料速率使得可以继续增大燃烧室中的燃料裕度。第二次增大的量比第一次增大的量要小，增速比第一次的增速慢，以保证燃烧室点火时不会形成大火焰，这种大火焰会对位于燃烧室下游的涡轮机产生影响。

由于与将流速保持在恒定值相比，点火容限增大，裕度的增大使得燃烧室更容易点火。

根据本发明的另一个特征，在大约1s至2s的短时间内执行燃料流速的快速增大，以非常快地增大燃烧室中的空气/燃料混合物的裕度，快速促进在燃烧室中点火。

有利地，燃料流速的逐渐增大持续大约10s至15s。

该逐渐增大过程结束时，喷嘴喷射的燃料流速比开始阶段的恒定流速大50％至80％。

根据本发明的另一个方面，当上述逐渐增大过程中，燃料流速增大到最大值，燃料流速稳定在最大值，直至点火过程结束，该最大值位于开始阶段的燃料流速的1.5倍至1.8倍范围内。

根据本发明的另一个方面，在上文详细说明的两个阶段中，发动机转速逐渐增大。

有利地，本发明的点火过程用多个同样的喷嘴实施，在上文详细说明的两个过程中以同样的方式对这些喷嘴馈送燃料。

附图说明

阅读下文通过非限定性示例并参照附图所给出的说明，本发明的其他优点和特征变得更加明显，其中：

图1是已知类型的涡轮发动机燃烧室的轴向剖面的示意性半剖视图；

图2中示出了三条曲线，其中两条曲线表示采用了现有技术的点火过程和本发明的点火过程中作为时间函数的燃料流速的变化，第三条曲线示出了作为时间函数的起动机速度的变化；以及

图3是示出了作为高压转子的旋转速度的函数的燃料裕度的变化的图。

具体实施方式

最初参照图1，该图示出了诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机之类的涡轮发动机的环形燃烧室10，燃烧室布置在上游高压压缩机12和下游高压涡轮机14之间。