[发明专利]一种主级燃油直接喷射的贫油预混预蒸发低污染燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及一种主级燃油直接喷射的贫油预混预蒸发低污染燃烧室，属于航空发动机技术领域。

背景技术

目前，民用航空发动机向大气排放的污染物日益增多，对大气污染也日趋严重。为了控制飞机发动机排放对环境造成的影响，民机燃烧室污染排放要求满足国际民航组织ICAO CAEP标准，目前执行的是CAEP6，特别是对NO_X排放要求越来越严格。为了满足CAEP标准，各大航空发动机公司和研究机构均开展低污染燃烧技术的研究，GE公司开发了双环预混旋流(Twin Annular Premixing Swirler, TAPS) 燃烧技术，排放量比1996年ICAO标准约低65％；普惠公司采用RQL燃烧技术开发了第3代TALON III燃烧室。

传统军机主燃烧室采用的是扩散燃烧，在100％工况下，主燃烧区油气比为化学恰当油气比设计，燃烧效率高，但主燃区燃气温度非常高，因此会产生大量的热力型NOx；而在慢车工况时，燃烧效率低，燃烧不完全，因此污染物CO和UHC生成比较多。因此，常规扩散燃烧方式难以达到目前或将来低污染排放要求。目前，在研的民用航空发动机燃烧室主要采用贫油预混预蒸发低污染燃烧方式，最核心思想是对空气和燃油进行分级，空气分别从主级/主模和值班级/副模进入燃烧室头部，值班级一般采用小流量压力雾化喷嘴进行扩散燃烧方式，而主级一般进行部分预混燃烧，从而实现燃烧室贫油预混预蒸发燃烧，由于主级燃烧温度均匀，从而降低污染物NO_X的排放。

发明内容

本发明针对上述问题的不足，提出一种主级燃油直接喷射的贫油预混预蒸发低污染燃烧室，该燃烧室在满足航空发动机的性能条件下，能有效的降低航空发动机燃烧室污染排放，包括NOx、冒烟、CO及UHC。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种主级燃油直接喷射的贫油预混预蒸发低污染燃烧室，包括燃烧室头部、火焰筒、燃烧室内环通道(25)、燃烧室外环通道(24)、喷油杆(21)及机匣，喷油杆(21)安装在机匣(6)上，燃烧室头部通过喷油杆(21)与机匣相连，而燃烧室头部、燃烧室内环通道(25)和燃烧室外环通道(24)按流量分配规律设计，所述喷油杆(21)设置有值班级离心喷嘴(7)和主级供油管(15)的双油路管道，所述燃烧室头部为圆形双环腔结构，分为值班级/副模(1)和主级/主模(2)两部分，且所述主级(2)环绕在值班级(1)的外环；所述值班级包括一级轴向旋流器(8)、二级轴向旋流器(9)、套筒(10)和值班级收扩段(20)，一级轴向旋流器(8)与二级轴向旋流器(9)旋向可以相同也可以相反，所述一级轴向旋流器(8) 环绕在离心喷嘴(7)外面，而二级轴向旋流器(9) 环绕在一级轴向旋流器(8) 的外面，所述一级轴向旋流器(8)与二级轴向旋流器(9)之间连接值班级收扩段(20)，且值班级收扩段(20)位于一级轴向旋流器(8)的出口处，而套筒(10)设置在二级轴向旋流器(9)的外面；主级包括主级旋流器(11)、主级供油管（15）、集油腔(16)、燃油直射式喷口(17)、主级收扩段(12)以及主级预混环腔(22)，所述主级旋流器(11)环绕在套筒(10)的外面，且喷油杆(21)、主级供油管（15）、集油腔(16)、燃油直射式喷口(17)、主级旋流器(11)、主级预混环腔(22)依次连接，且燃油直射式喷口17布置在主级旋流器11的叶片通道中，同时所述主级收扩段(12)设置在主级预混环腔(22)的出口。

进一步地：所述主级和值班级之间设置有头部内环冷却组件(3)，空气经头部内环冷却组件(3)上的头部内环冷却小孔(18)进入，对头部内环档溅盘(19)进行冲击冷却；而所述主级和火焰筒之间设置有头部外环冷却组件(4)，空气经头部外环冷却组件(4)上的头部外环冷却小孔(13)进入，对头部外环档溅盘(14)进行冲击冷却。

优选的：所述一级轴向旋流器(8)的叶片、值班级收扩段与二级轴向旋流器(9)的叶片通过整体机械加工、整体铸造或焊接等方式加工形成，套筒(10)与值班级档溅盘(19)和头部内环冷却组件(3)焊接相联，头部内环冷却组件(3)与主级(2)通过焊接相联或通过螺栓相联，主级(2)与头部外环冷却组件(4)相互焊接或螺栓连接，主级集油腔与主级(2)可以通过焊接或螺栓相互连接。

优选的：所述燃油直射式喷口(17)在圆环上的分布数量为6～36个。