[发明专利]一种进气截面可变的旋流燃烧室头部

说明书

本发明提供了一种进气截面可变的旋流燃烧室头部。所述头部包括中心值班级、外侧主燃级、可绕中心轴旋转的导流叶片、文氏管和套筒等结构。空气和燃料均采用分级供应的方式，主燃级进气量主要由导流叶片控制，中心值班级进气量由值班级旋流器喉部面积决定；中心值班级采用一个离心式压力雾化喷嘴，外侧主燃级采用多个直喷的空气雾化喷嘴。本发明可以通过旋转导流叶片改变主燃级进气量，以期降低燃烧室慢车贫油熄火极限，减少设计点状态时燃烧室出口的污染排放，保证燃烧室能在较宽的工况范围内稳定工作。

技术领域

本发明涉及航空发动机低污染燃烧领域，特别地，涉及一种进气截面可变的旋流燃烧室头部。

背景技术

航空工业的迅猛发展，使得航空发动机的尾气排放对环境产生的影响日益明显。航空发动机由燃烧所产生的污染物主要有碳氧化物(例如CO₂、CO)、氮氧化物(例如NO₂、NO)、硫化物(SO₂)、未燃碳氢化合物(UHC)以及飞灰、烟尘等，这些污染物不仅对人类自身产生了极大的影响，同时也影响着地球温度、湿度、动植物生长等。随着我国对大飞机的需求，以及日益严苛的污染排放标准，低污染排放、高效率燃烧的飞机发动机燃烧室技术就显得尤为重要。国际民航组织(ICAO)已经针对额定推力大于26.7kN的民用亚声速涡喷和涡扇发动机的一个着陆起飞循环(LTO)的污染排放做出了规定。由于现代发动机的CO和UHC的排放量在所有低工况下都已显著降低，仅有氮氧化合物在高空巡航状态下的排放量较为客观，因此航空保护委员会(CAEP)对降低NO_X的排放要求日益严格。

燃烧室在设计阶段的一个基本问题就是大工况下的排气冒烟和小工况下的贫油熄火之间的协调问题。对于常规燃烧室来说，任何降低冒烟和氮氧化物的方案总是会提高CO和UHC的排放，反之亦然。因此各大燃气轮机公司发展了更加先进的低污染排放技术，主要思想就是分级燃烧，包括空气分级和燃料分级两种。在燃料分级方面，主要是控制主燃级喷油杆内燃料的流量来控制各级的油气比，再结合空气的进气方式，进而调节各个区域的温度，将主燃烧区温度控制在1670～1900K之间。在此温度范围内，污染物NOx、UHC、CO、等的生成率都较低。在空气分级方面，主要是通过设计变几何燃烧室机构来改变头部进气量，进一步使得燃烧室慢车贫油熄火点明显降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，以应对燃烧室排气冒烟与贫油熄火之间的矛盾给燃烧室提出的新挑战。

技术方案

本发明的目的在于提供一种进气截面可变的旋流燃烧室头部。

本发明技术方案如下：

一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，其特征在于：一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，其特征在于：所述头部包括中心值班级油气混合系统和外侧主燃级油气混合系统，在主燃级进口周向设置多个可旋转的导流叶片；整个结构由值班级、主燃级、文氏管、套筒、导流叶片、喷嘴等组成。

所述的一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，其特征在于：中心值班级油气混合系统由一个离心式压力雾化喷嘴、内旋流器和出口文氏管组成，用于形成中心回流区并实现火焰稳定。

所述的一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，其特征在于：外侧主燃级油气混合系统由多个直喷的空气雾化喷嘴、外旋流器、可绕其所在中心轴旋转的导流叶片以及套筒组成。

所述的一种进气截面可变的旋流燃烧室头部，其特征在于：所述内旋流器为单级轴向旋流器，固定安装于喷嘴壳体外表面；所述的值班级叶片，叶片个数为8—20个，叶片安装角为20°—60°，叶片厚度为0.6—1.8mm，采用强旋设计，旋流强度为0.7—1.5。