[发明专利]一种采用旋流器/预膜板一体化主燃级的贫油预混预蒸发燃烧室头部结构

说明书

技术领域

本发明涉及航空燃气轮机的技术领域，具体涉及一种采用旋流器/预膜板一体化主燃级的贫油预混预蒸发燃烧室头部结构，该燃烧室采用中心分级燃烧的模式，预燃级在中心，采用扩散燃烧和预混燃烧相结合的方式，用以保证燃烧室工作的稳定性和安全性，同时降低小工况下的污染排放；双油路主燃级在预燃级径向外围，采用预混预蒸发燃烧的方式，主燃级双油路的设计能够满足进场等中小工况下主燃级一级进行工作，起飞等大工况下主燃级两级均进行工作，有利于燃烧室不同工况下的油气匹配，有利于于降低整个燃烧室的污染排放，从而降低航空发动机整个着陆起飞循环(Landing and Take-off，LTO)循环的污染排放水平。

背景技术

现代航空发动机燃烧室的基本性能和结构分布已经达到相当高的水平，但是对于现代航空发动机燃烧室来说，仍然存在大量的难题和挑战，新材料、新工艺、新结构、新概念的发展应用才是保证其持续进步的源泉。现代民用航空发动机燃烧室的主要发展趋势是低污染燃烧。民用航空发动机燃烧室必须满足日益严格的航空发动机污染排放标准。目前采用的CAEP6(Committee on Aviation Environmental Protection)标准对污染排放物的规定已经非常严格，特别是对NOx污染排放要求；而最新的CAEP8标准提出了将NOx的排放在CAEP6的排放标准上降低15％，随着航空业的迅猛发展和人们环保意识的不断提高，未来对燃气轮机燃烧室污染排放会提出更高的要求。

美国航空发动机著名公司GE对低污染燃烧室早已着手研究，GE首先研发了双环腔低污染燃烧DAC(用于GE90和CFM56)，。在下一代低污染燃烧室方面，GE公司采用LDM(Lean Direct Mixing Combustion，贫油直接混合燃烧室)技术为其GEnx发动机研制的TAPS(Twin Annular Premixing Swirler)低污染燃烧室，采用TAPS1低污染燃烧技术成功应用于GE-nx系列发动机上，并已经取证，LTO的NOx排放较CAEP6标准降低50-60％，成为当前最先进的民用低污染发动机。应用更先进的TAPS 2技术的LEAP-X发动机将应用于我国的C919客机，其NOX排放比目前CAEP6标准要低60％。GE公司申请了多项美国专利：申请号6363726、6389815、6354072、6418726、0178732、6381964和6389815，所有这些专利都是预燃级采用扩散燃烧、主燃级采用预混燃烧的燃烧组织方式，目的是降低排放指数最大的大工况下的NOx排放。

中国的北京航空航天大学对低污染燃烧室也申请了200710178394.X、200810105062.3、200810105061.9、200810104686.3、200810104684.4、200910238793.X、201010101574.X、201010034141.7、201010277014.X、201010623917.9、201210335832.X、201310250022.9等多项专利，采用的方案是预燃级采用扩散燃烧方式，主燃级采用预混燃烧方式，主燃级为环形结构，轴向或径向供油，采用多点喷射或是预膜雾化方式，目的是降低大工况下的NOx排放，从而使整个LTO循环的NOx的排放得到降低，但要进一步降低整个LTO循环的NOx的排放水平难度较大。

以上所述的专利，都是针对在大工况下降低污染排放，而根据国际民航组织(International Civil Aviation Organization， ICAO)规定的一个标准循环下的排放物指数，用LTO Emission来表达这个参数，计算如下式：