[发明专利]螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴

说明书

本发明提供了一种空气雾化喷嘴结构。此喷嘴采用内外环气路和螺旋油管相结合的方案，以解决当前燃油雾化不足的问题。混合腔和衬套内腔整体逐渐收缩，两者壁面上均设置有半球形扰流体；螺旋油管和内环主副气路置于混合腔内，含喉道的衬套与混合腔外壁形成外环气路；中心气管通副气路，其直径及其外绕的螺旋油管的螺径均沿轴向方向逐渐减小，且两者壁面上均设置有喷孔。燃油在离心力和压差作用下从喷孔加速喷出，一次雾化成小油滴；然后在内环副气流的剪切冲击下进行二次雾化，并在高速主气流的吹动下向下游扩展；最后燃油细小液滴在衬套喉道处与外环气流进行三次雾化，形成均匀的油气混气。此结构有效增强了燃油的雾化效果，并降低污染物排放。

技术领域

本发明属于航空发动机燃烧室领域，具体涉及一种螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴。

背景技术

喷嘴是航空发动机燃烧室中的一个重要部件，其主要作用就是实现燃油的雾化，因此喷嘴性能的好坏对燃烧过程有着极大的影响。目前，燃烧室内部使用的喷嘴按雾化原理可分为两类：压力雾化和空气雾化。压力雾化是将压力势能转换为动力势能，使气、液两相之间通过强烈的剪切作用从而实现雾化；空气雾化是以空气为介质，使之与液体燃料之间发生撞击、挤压、剪切、撕裂等作用从而将液体燃料破碎。

随着航空发动机技术的革新，燃烧室的燃烧效率得到了有效提升，同时燃烧室的压比和温升也随之提高，在一定的工况下，空气雾化喷嘴的优势逐渐突显出来，其既能保证燃油和气流的充分混合，又可实现低供油压力和出口温度场对燃油变化不太敏感等优点，因而常使用在较高性能的航空发动机中。传统的空气雾化喷嘴结构使得燃油在向下游的流动过程中受到内、外两股旋流空气剪切力的作用，形成比较小的雾化颗粒。这种空气雾化喷嘴的不足之处在于其对加工工艺要求较高，同时一次雾化容易造成燃油雾化质量不佳，进而导致温度分布不均匀，影响整个燃烧室的燃烧效率。

本发明利用螺旋油管与三气路组合的方式，在混合腔内与内环主副气流进行一次雾化，使油滴形成较小的雾化颗粒，再在衬套喉道处与外环气流进行二次雾化，形成更细的油雾，从而有效提高其空气雾化效果；螺旋油上的喷油斜孔可解决燃料空间分布不均的问题，以提高燃烧效率，减小污染物排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种螺旋油式的三气路空气雾化喷嘴，以解决现阶段出现的燃油雾化不足、燃料空间分布不均等的问题。本技术中，燃油经螺旋油管的喷油斜孔向四周均匀喷出初次雾化形成小油滴；再与中心气管喷气孔喷出的高速气流相互冲击剪切，使燃油进行二次雾化；混合腔主气流经扰流体作用，提高了紊乱度，并较大程度避免了小油滴在壁面处的残留，在主气流的高速吹动下，小油滴向下游扩展直至衬套喉道，此时的混气在窄通道内加速，与外环气流相碰撞撕裂，油滴经三次雾化，形成均匀的油雾，进而优化燃油雾化效果，大大降低发烟度和热辐射量，降低污染物排放，有效提高燃烧室的燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴。

本发明技术方案如下：

一种螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴，采用了三条气路和三次雾化的方案，其特征在于：在现有的混合腔和衬套结构基础上，设置混合腔的出口位置为衬套的喉道，且两者的壁面上均分布着半球形扰流体；中心气管内通内环副气路，设置在混合腔中心，气管壁面上均分布着大小相同的喷气孔；螺旋油管缠绕在中心气管外侧，两者共用同一条中轴线，油管壁面上同样分布着大小相同的喷油孔，尾部设置收缩锥形油孔。

所述的螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴，其特征在于：混合腔平直段上的半球形扰流体，大小相同且采用叉排形式排列；收缩段上设置相同的扰流体，其排列方式(顺排或者叉排)视收缩角度而定，而扰流体的分布密度可略小于平直段。扰流体与壁面的连接处均采用圆弧过渡。

所述的螺旋油管式的三气路空气雾化喷嘴，其特征在于：衬套内壁上半球形扰流体的分布与混合腔相似，平直段叉排，收缩段可顺排可叉排，其分布密度可小于平直段。