[发明专利]弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室

说明书

本发明提供一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，包括：预燃级组件、主燃级组件和火焰筒；预燃级组件包括预燃级喷嘴、内旋流组件和外旋流组件，预燃级喷嘴、内旋流组件和外旋流组件同轴设置；内旋流组件的旋流数为0.35～0.45，外旋流组件的旋流数为0.7～0.9；预燃级喷嘴用于向内旋流组件和外旋流组件输送燃料；主燃级组件设置于预燃级组件的外侧；火焰筒设于预燃级组件和主燃级组件的出口端。本发明的弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，燃烧室工作时，内旋流通道内的旋流强度弱于外旋流通道内的旋流强度，即保障油雾在火焰筒内的广泛分布，也能有效避免回流区中心出现油雾空心化的现象，进而有利于提升点火稳定性。

技术领域

本发明涉及燃烧室技术领域，尤其涉及一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室。

背景技术

航空行业在发展的同时，也带来了一定的环境污染问题，使得中心分级燃烧技术在航空发动机中受到广泛应用。中心分级燃烧室采用气动分级燃烧的理念，其头部中心为预燃级，预燃级的空气与预燃级喷嘴喷出的油雾混合后在火焰筒呈扩散燃烧。预燃级的外围是主燃级，主燃级采用贫油预混燃烧方式，用于大工况组织燃烧、能够降低氮氧化物等污染物的排放及形成均匀的出口温度分布等。同时旋流器产生的旋流空气可以形成火焰燃烧所需要的热回流区，高速的旋流对燃油油滴产生强烈的剪切作用，提高燃油的雾化质量并使油气均匀地混合。

传统航空发动机燃烧室头部大多偏向于预燃级旋流数处于0.5～0.8之间，通过较强的预燃级旋流对空气的剪切作用，使得预燃级油雾分布张角变大，油雾分布空间变广，点火时有利于形成较强的初始火核。这种设计对于预燃级油雾分布有改善作用，但由于其较强的剪切作用，往往会使得回流区较大，预燃级油雾张角较大，油雾主要分布在回流区前端两侧，回流区中心油雾较少，甚至出现油雾空心化的现象，不利于火核的传播，点火性能不稳定。

发明内容

本发明提供一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，用以解决现有的燃烧室存在点火性能不稳定的问题。

本发明提供一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，包括：预燃级组件、主燃级组件和火焰筒；

所述预燃级组件包括预燃级喷嘴、内旋流组件和外旋流组件，所述预燃级喷嘴、所述内旋流组件和所述外旋流组件同轴设置；所述内旋流组件的旋流数为0.35～0.45，所述外旋流组件的旋流数为0.7～0.9；所述预燃级喷嘴用于向所述内旋流组件和所述外旋流组件输送燃料；

所述主燃级组件设置于所述预燃级组件的外侧，且与所述预燃级组件同轴设置；所述火焰筒设置于所述预燃级组件和所述主燃级组件的出口端。

根据本发明提供的一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，所述内旋流组件包括第一套管和多个第一叶片，多个所述第一叶片绕所述第一套管的轴线间隔设置于所述第一套管的内壁面，且所述第一叶片背离所述第一套管的内壁面的表面与所述预燃级喷嘴的外壁面连接；所述预燃级喷嘴、多个所述第一叶片和所述第一套管形成内旋流通道；

所述外旋流组件包括第二套管和多个第二叶片，多个所述第二叶片绕所述第二套管的轴线间隔设置于所述第二套管的内壁面，且所述第二叶片背离所述第二套管的内壁面的表面与所述第一套管的外壁面连接；所述第一套管、多个所述第二叶片和所述第二套管形成外旋流通道。

根据本发明提供的一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，所述第一叶片相对所述第一套管的旋流角度为10～15度，所述第二叶片相对所述第一套管的旋流角度为25～35度；

所述第一叶片的高度为1.8～2.0毫米，所述第二叶片的高度为2.0～2.5毫米；

所述第一叶片的数量为13～15个，所述第二叶片的数量为10～14个。

根据本发明提供的一种弱内旋流两级轴向预燃级中心分级燃烧室，所述第一套管的入口端面与所述第二套管的入口端面齐平设置，所述第一套管的出口端面位于所述第二套管的出口端面的内侧；