[发明专利]用于涡轮机的多点式燃料喷射系统以及相关的调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的燃烧室的领域，尤其是航空器的涡轮发动机的燃烧室的领域，并且本发明更具体地涉及这些燃烧室中的空气和燃料喷射系统。

更确切的来说，本发明涉及具有双回路燃料喷射的喷射系统，该喷射系统包括中央喷嘴以及外周喷嘴，中央喷嘴一般称为先导喷嘴(pilot nozzle)，中央喷嘴输送(deliver)针对低速优化的恒定燃料流量，外周喷嘴有时也称为主喷嘴，外周喷嘴输送针对高速优化的间歇燃料流量。针对在燃烧室的不同运行速度下将空气和燃料的喷射进行适配性改良以减少其燃料消耗和其污染物(诸如氮氧化合物和废气)的排放的这些喷射系统已经是成熟的技术。

背景技术

通常，航空器涡轮发动机包括燃料箱、燃烧室以及适于对从燃料箱朝燃烧室的燃料流动进行调节的燃料系统。

燃料系统包括布置在燃烧室中的一组燃料喷嘴、用于从燃料箱进行增压的燃料泵、用于对流到喷嘴的燃料流动进行控制的FMU(燃料配量单元，Fuel Metering Unit)、以及将燃料配量单元流体连接至燃料喷嘴的燃料供给回路。

在涡轮发动机的启动期间，燃料通过泵从燃料箱被泵送至FMU，并且一旦具有足够的启动压力，FMU便将燃料发送至喷嘴。

燃料系统可包括多个流动路径。例如，燃料系统可包括两组喷嘴(主组以及辅助组)、用于每个组的管路、以及布置在FMU的下游的分流阀。

在这种系统中，燃料根据涡轮发动机的速度被输送至主喷嘴和辅助喷嘴。例如，在涡轮发动机的启动期间，最初仅通过主供给回路将燃料供给至主喷嘴。然而，一旦来自于主燃料喷嘴的燃料均匀且满意的进行燃烧，随后燃料还通过辅助供给回路被供给至辅助喷嘴。换言之，主供给回路供给先导流动，该先导流动触发燃烧过程，而辅助供给回路具有主流量，该主流量适于一旦在先导流动被不断地燃烧时完成并强化燃烧过程。

为在涡轮发动机关闭之后减少与燃料系统的管道中存在的残余燃料的相关的问题，文献US 5 809 771提出通过连接至先导喷嘴和主喷嘴的阀对燃料系统的管道进行净化，该阀适于将燃料吸出、储存，然后在涡轮发动机停机时将燃料返回。

但是，燃料系统的操作通过FMU的出口处可用的压力被直接地控制，这例如考虑到涡轮发动机的老化而不会使流量充分地适用于涡轮发动机的速度或随时间逐步形成燃料分配值。另外，在文献US 5 809 771中，燃料仅在涡轮发动机停止工作时被净化。另外，使用两个燃料供给回路通常牵涉到两个回路之间的不同的压力损失。

最后，由于主供给回路是间歇流量，在燃料系统能够忍受的恶劣条件的影响下，特别是在温度的影响下，管道中会形成焦化的风险。

文献EP 2 535 466提出了一种用于涡轮发动机的燃料系统，该燃料系统适于将燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室中，该燃料系统包括先导回路、主回路以及流量调节器。然而，该燃料系统不包括用于在没有燃料通过主回路时防止焦化形成的装置。

同样地，文献EP 2 063 087也描述了一种用于涡轮发动机的燃料系统，该燃料系统适于将燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室中，该燃料系统包括先导回路、主回路以及流量调节器。该文献还提出了当在发动机停止工作时对回路进行净化。然而，净化装置未被详细说明。

最后，文献EP 1 988 267描述了一种用于涡轮发动机的燃料系统，该燃料系统适于将燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室中，该燃料系统包括先导回路、两个主回路、流量调节器以及净化箱。燃料系统的构型在这里也是如此的以使得其仅在涡轮发动机停机时对主回路进行净化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种燃料系统，尤其是用于航空器涡轮发动机的燃料系统，该燃料系统包括两个燃料供给回路，该两个燃料供给回路被配置成根据涡轮发动机的速度将燃料喷射到燃烧室中以限制焦炭形成的风险，并且如果需要，该燃料系统还可消除两个回路之间的压力损失差。

为此，本发明提出一种用于涡轮发动机的燃料系统，该燃料系统适于将燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室中，该燃料系统包括：

-先导回路，该先导回路适于将燃料喷射到燃烧室中，

-主回路，该主回路适于将燃料喷射到燃烧室中，以及

-流量调节器，该流量调节器适于根据涡轮发动机的速度对先导回路和主回路之间的的燃料流量的分配进行调节，所述流量调节器包括位于第一构型和第二构型之间的移动阀柱，在第一构型中，主回路被堵塞，而先导回路是流通的，在第二构型中，主回路和先导回路同时是流通的，以及