[发明专利]一种燃油喷嘴、火焰筒及燃烧室

说明书

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种燃油喷嘴、火焰筒及燃烧室。所述一级旋流器外同心设置二级旋流器，所述二级旋流器外同心设置三级旋流器，且所述二级旋流器与所述三级旋流器连接；所述一级旋流器实现第一次空气雾化，所述二级旋流器实现第二次空气雾化，所述三级旋流器实现第三次空气雾化；所述主燃级设置在所述二级旋流器内，所述副燃级设置在所述一级旋流器内；从副燃级进入的副燃油和从主燃级进入的主燃油在二级旋流器内混合并实现第二次空气雾化。本发明的主燃级和副燃级的燃油都能经过三次雾化，能够减小燃油液滴的尺寸，增强空气与燃油的混合，提高燃油与空气混合的均匀性，从而有效抑制冒烟的产生，并能改善出口温度分布品质。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种燃油喷嘴、火焰筒及燃烧室。

背景技术

随着航空发动机技术的进步，燃烧室向着更高油气比和更高可靠性的方向发展，当前回流燃烧室的出口平均温度已经高达1700K，燃烧室油气比达到0.034以上，未来航空发动机燃烧室的出口平均温度将达到1900K～2100K甚至更高，燃烧室油气比将达到0.037～0.046。更高的油气比意味着直接参与燃烧的空气量比以前更高，导致低功率状态下的稳定燃烧以及高功率状态下的高效燃烧(不可见排气冒烟)之间矛盾突出。已有研究结果表明，采用传统方式组织燃烧，总油气比从0.030增加到0.046将使贫油熄火油气比从0.005增加到0.015，导致燃烧室的点火和高空再点火性能不可接受。当前航空发动机燃烧室主要采用单油路或是双油路离心喷嘴来雾化燃油，但由于其燃油调节比低，燃油压力高，油雾分布集中，出口温度场难以调控、排气冒烟高等缺陷。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种燃油喷嘴、火焰筒及燃烧室。本发明的主燃级和副燃级的燃油都能经过三次雾化，能够减小燃油液滴的尺寸，增强空气与燃油的混合，提高燃油与空气混合的均匀性，从而有效抑制冒烟的产生，并能改善出口温度分布品质。

本发明包括如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种燃油喷嘴，包括：一级旋流器、二级旋流器、三级旋流器、主燃级和副燃级；

所述一级旋流器外同心设置二级旋流器，所述二级旋流器外同心设置三级旋流器，且所述二级旋流器与所述三级旋流器连接；

所述一级旋流器实现第一次空气雾化，所述二级旋流器实现第二次空气雾化，所述三级旋流器实现第三次空气雾化；

所述主燃级设置在所述二级旋流器内，所述副燃级设置在所述一级旋流器内；

从副燃级进入的副燃油和从主燃级进入的主燃油在二级旋流器内混合并实现第二次空气雾化。

进一步地，所述一级旋流器包括一级套筒和一级旋流器叶片；所述一级旋流器叶片设置在所述一级套筒的入口端，所述一级套筒的出口端设置有一级扩张段；所述副燃级的出口位于所述一级扩张段内。

进一步地，所述二级旋流器包括二级套筒和二级旋流发生器；所述二级旋流发生器设置在二级套筒的入口端，所述二级套筒的出口端设置二级扩张段；所述一级旋流器的出口位于所述二级扩张段内。

进一步地，所述三级旋流器包括三级套筒和三级旋流器叶片；所述三级旋流器叶片设置在所述三级套筒的入口端，所述三级旋流器叶片与所述二级旋流器连接，所述三级套筒的出口端设置有三级扩张段；所述二级旋流器的出口位于所述三级扩张段内。

进一步地，所述一级扩张段直径较大的一端的直径小于二级扩张段直径较小的一端的直径；所述二级扩张段直径较大的一端的直径小于三级扩张段直径较小的一端的直径。

进一步地，所述二级套筒还设置有收缩段，所述收缩段和二级扩张段连接；

所述主燃级设置在所述收缩段上。