[发明专利]燃油喷嘴及燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种燃油喷嘴及燃烧室。

背景技术

如今航空发动机的燃烧室多采用直流式短环形燃烧室结构，而环形燃烧室的工作对入口气流产生的进口流场比较敏感，不良好的进口流场将会影响燃烧室出口的流场分布，这对后续结构如涡轮的工作状态及寿命等都是十分不利的。气流从压气机进入燃烧室后分别进入燃烧室的头部及火焰筒，而燃烧室头部结构为整个燃烧室最重要的结构之一，进入它的气流会影响整个燃烧室的工作状态，而对入口气流影响最大的因素之一就是燃烧室内空气流动的局部不规则性。

燃烧室内空气流动的局部不规则性，是由于必不可少的火焰筒支承件、燃油喷油杆、点火器电嘴等部件导致空气流路上的局部障碍而引起的。燃烧室内局部空气的不规则性会增加流动损失，影响燃烧室工作稳定性，导致燃烧室寿命减短。因为真正影响燃烧室寿命的是火焰筒内局部过热，而局部过热现象的产生与火焰筒内、外的气流流动不均匀性以及燃油喷雾的周向不均匀性，特别是与空气流动的局部不规则性有着密切联系。

燃油喷嘴是燃烧室的核心部件之一，燃油从外部通过输油管路供入至燃油喷嘴，通过燃油喷嘴的系列旋转雾化等处理最终喷出至火焰筒内部进行燃烧。燃油喷嘴有两个热源一个冷源。一个热源是高压压气机出口的高温空气，温度在500～1000K左右，其对整个燃油喷嘴(包括杆部和头部)加热。另一个热源是燃烧室内的高温燃气，温度在1800K以上，其通过辐射换热作用于喷嘴头部。冷源是燃油，从喷嘴进口处流入，燃油温度在450K以下。燃油喷嘴内部的输油管路中的燃油由于在小工况状态下流速有限，在高温的环境下极易发生氧化裂解，最终在输油管路内部沉积结焦，堵塞燃油喷嘴，阻碍了燃油的输送，增加了燃油喷嘴的返修次数，缩短了燃油喷嘴的正常使用寿命，从而对燃烧室的正常工作造成了不利影响。

为了令燃烧室火焰筒内得到一个均匀的空气流态，到目前为止，在燃烧室空气流动问题上已经做了很多工作了，比如设计环形扩压器、空气扰流器、估算主燃区空气回流流量等等。虽然这些技术方案解决了部分燃烧室空气进口流场不均匀性的问题，但是并没有很好地处理燃烧室内空气流动局部不规则的问题。

而针对燃烧室燃油喷嘴热防护的工作，国内外都做了很多工作，比如申请号为12/072356的美国专利提供了两种针对喷嘴杆部的解决方案，一种是副油路在中心，主油路燃油沿螺旋槽向下流动的螺旋槽方案，另一种是副油路在中心，主油路燃油沿多个平行凹槽向下流动的平行凹槽方案等等。但是这些专利都仅仅是从燃油流动方式出发考虑的解决燃油结焦的问题。热防护即为防止燃油喷嘴的输油管路内的燃油温度过高发生热氧化或热裂解反应，形成固体颗粒物，并附着在输油管路内壁上产生结焦而做的一系列防护措施。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：燃烧室需具有良好的空气动力学基本设计，并处理好空气流动的局部不规则性，才能保证进入燃烧室火焰筒前空气流的均匀速度分布。但现有技术不能满足上述要求。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种燃油喷嘴及燃烧室，用以降低燃油喷嘴对燃烧室内气流不规则性的影响。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种燃油喷嘴，包括喷嘴进口部、喷油杆杆体、喷嘴头部和减压外罩；

所述喷嘴进口部和所述喷嘴头部分别固定在所述喷油杆杆体的两端；所述减压外罩包围在所述喷油杆杆体的外侧，所述减压外罩与所述喷嘴进口部、所述喷油杆杆体及所述喷嘴头部三者中的至少其中之一固定；

其中，相同条件下，所述减压外罩的受到的空气阻力小于所述喷油杆杆体受到的空气阻力。

如上所述的燃油喷嘴，优选的是，所述减压外罩的横截面的轮廓形状为下列其中之一：翼型、流线型、水滴形。

如上所述的燃油喷嘴，优选的是，所述减压外罩的内壁与所述喷油杆杆体的外壁之间形成有两个独立的空腔，分别为减压外罩进气腔和减压外罩出气腔；

所述减压外罩进气腔和所述减压外罩出气腔在朝向所述喷嘴头部的一侧连通；

所述减压外罩进气腔朝向所述喷嘴进口部的一端作为冷却空气入口，所述减压外罩出气腔朝向所述喷嘴进口部的一端作为冷却空气出口。

如上所述的燃油喷嘴，优选的是，所述燃油喷嘴还包括喷嘴安装座；

所述喷嘴安装座固定在所述减压外罩的上方，所述喷嘴安装座上开设有喷嘴安装座进气孔和喷嘴安装座出气孔；

所述喷嘴安装座进气孔与所述减压外罩进气腔的冷却空气入口连通，所述喷嘴安装座出气孔与所述减压外罩出气腔的冷却空气出口连通。