[发明专利]燃烧室头部、燃烧室、燃气涡轮发动机及燃烧控制方法

权利要求书

1.一种燃烧室头部，其特征在于，包括

主燃级，包括主燃级喷嘴以及主燃级通道，所述主燃级通道提供第一空气流路；

预燃级，包括预燃级喷嘴；以及

级间段，包括级间段壁面，其两端分别连接所述主燃级与所述预燃级，所述级间段提供第二空气流路；

其中，所述预燃级喷嘴为离心式喷嘴；所述主燃级通道设置有主燃级旋流器，所述主燃级喷嘴的喷油方向朝向所述主燃级旋流器，通过所述主燃级通道设置所述主燃级旋流器而所述预燃级设置为所述预燃级喷嘴直接喷射燃油，使得进入所述燃烧室头部的空气的大部分经过第一空气流路与燃油掺混，其余小部分经过第二空气流路冷却所述预燃级喷嘴以及所述级间段壁面。

2.如权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述主燃级通道的出口端位于所述预燃级喷嘴的出口端的下游，所述级间段壁面的一端连接所述预燃级喷嘴的出口端，另一端连接所述主燃级通道的出口端，构成从所述级间段壁面的上游端至下游端扩口的锥形壁面。

3.如权利要求2所述燃烧室头部，其特征在于，所述级间段的壁面具有多个冷却孔；所述多个冷却孔排列构成沿轴向分布的多个冷却孔圈，每个冷却孔圈的冷却孔绕所述预燃级的轴线分布。

4.如权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述主燃级喷嘴包括集油腔以及喷射孔，所述喷射孔的喷射方向对准所述主燃级旋流体的旋流叶片。

5.如权利要求4所述的燃烧室头部，其特征在于，所述喷射孔位于所述集油腔的外壁，所述集油腔的外壁提供所述主燃级通道的内壁；所述第二空气流路包括所述集油腔的内壁与所述预燃级喷嘴之间提供的第一冷却空气流路，提供冷却所述级间段壁面的气源。

6.如权利要求1所述燃烧室头部，其特征在于，所述预燃级喷嘴包括喷嘴旋流芯、包围所述喷嘴旋流芯的喷嘴外壳，以及包围所述喷嘴外壳的喷嘴罩盖，所述级间段壁面的一端与所述喷嘴罩盖连接；所述第二空气流路包括所述喷嘴外壳与所述喷嘴罩盖之间提供的第二冷却流路，提供冷却所述预燃级喷嘴的气源。

7.如权利要求1所述燃烧室头部，其特征在于，还包括主燃级油管以及预燃级油管，所述主燃级油管连接所述主燃级喷嘴，所述预燃级油管连接所述预燃级喷嘴。

8.一种燃烧室，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的燃烧室头部。

9.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的燃烧室头部。

10.一种燃烧控制方法，用于燃气涡轮发动机的燃烧室，其特征在于，包括：

将大部分空气经过燃烧室头部外围的主燃级通道组织形成空气旋流作为燃烧进气，将小部分空气经过燃烧室头部的级间段用于预燃级喷嘴以及主燃级与预燃级之间的级间壁的冷却；

主燃级喷嘴向所述主燃级通道内喷射燃油，预燃级喷嘴直接向火焰筒喷入燃油。

11.如权利要求10所述的燃烧控制方法，其特征在于，包括：

在中小工况下，所述预燃级喷嘴喷出燃油在中心回流区与主燃级空气进行混合燃烧，所述主燃级喷嘴喷出的燃油打在主燃级通道的旋流器叶片，在叶片表面形成燃油液膜，在叶片出口末端进行二次雾化，在主燃级出口形成油气混合物，随后进入中心回流区进行燃烧；

在大工况下，所述预燃级喷嘴喷出燃油在中心回流区与主燃级空气进行混合燃烧，所述主燃级喷嘴喷出的燃油直接雾化蒸发，在主燃级通道内形成油气混合物，随后进入中心回流区进行燃烧。