航空发动机燃油喷嘴详细介绍

航空发动机燃烧室燃油喷嘴

I.燃烧室的根本类型

单管燃烧室环管燃烧室环形燃烧室

结

每个圆管火焰筒有各自的外

构把几个单独的火焰筒放在火焰筒和壳体都是同心

壳,组成一个中.管。各

特个环形外壳内。火焰筒之环形结构.无需联

个陋管燃烧室之间彳联

点j

间有联焰管进行传焰焰管

焰管进行传焰。

1,调试用气量少；1.迎风面枳最小；1.与压气机配合获得

2.单个喷嘴容易与气流配2.用含1〜3个火焰筒的试件最佳的气动设计，

主合达到要求；就可以做试验,无需很大压力损失最小：

要3.单独的小燃烧室本身强的气源2.空间利用率最高.

优度和刚性好；3.供油和供气匹配较好;迎风面枳最小：

点4.装拆维护方便。4.外壳是承力件，有利于提3.可得到均匀的出口

高发动机的强度和刚性。周向温度场：

4.无需联焰管，点火

时容易传焰。

1.迎风面积最大，空间利1.气动布局较差，扩压器设1.调试时需要大型气

用率低.质量城大；计较困难；源；

2.与轴流压气机出口环形2.也有联焰管，点火性能不2.采用单个燃油喷嘴

气流配合不好,很难得好；，燃油一空气匹配

到周向均匀的温度场：3.出口燃气周向温度场不加不够好;

3.需要联焰管,空中点火环形燃烧室好：3.火焰筒刚性差：

起动性能最差；4.比环形燃烧室结构质量大4.装拆维修困难35

4.压力损失最大。O

1.单管燃烧室〔无燃油喷嘴〕

单管燃烧室由多个（一般是8〜16个）单个燃烧室组成。匕们之间有联焰管相联，起传播火焰

和均压的作用。在早期的涡轮喷气发动机用得较多，与离心式压气机配合使用，在结构上比

拟简单。可以单独的拆换，维护比拟方便。缺点主要是它的空间利用率低；在重量上不仅本

身比拟重，而且因为它不能传递涡轮和压气机壳体上的扭矩，还要增加其他结构部件（轴承机

匣）的重量。

燃油导管发动机防火封产捱

2.联管燃烧室〔无燃油喷嘴〕

与单管燃烧室相同的是：联管燃烧室也是有单独的火焰筒。但是这些火焰筒被包容在一个

共同的环形腔道里。联管燃烧室的优点是结构比拟紧凑，外壳可传递扭矩，因而有利于减

轻发动机的结构重量。此外，它的火焰筒与单管燃烧室相似，因而对设计调试仍较方便。

3.环形燃烧室〔现代主流燃烧室，有一圈燃油喷嘴〕

由四个同心的圆筒组成。在火焰筒的头部装有一圈燃油喷嘴和火焰稳定装置。与压气机出

口和涡轮进口的环形气流通道可以有很好的气动配合，可以减少流动损失，缩短燃烧室头

部的扩压段c可以得到较均匀的出口周向温度场c空间利用率最高.壳体结构有利于扭矩

和力的传递。更有利于减轻重量。缺点首先是沿圆周均匀分布的各个离心喷嘴喷油所形成

的燃油分布和环形通道的进气不易配合好。设计调试比拟困难，需要有大型的气源设备。

使用中装拆维护也比拟复杂。

火焰前

燃油吸嘴

压气器机匣

安装边

环形燃烧室〔含喷嘴位置〕清晰图

FLAMETUBECOMBUSTION

OUTERCASINGTURBINE

NOZZLEGUIDE

VANES

HRCOMPRESSOROUTLET

GUIDEVANES

COMBUSTIONINNER

CASING

TURBINECASINGMOUNTING

COMPRESSORCASINGDILUTIONFLANGE

MOUNTINGFLANGEAIRHOLES

II.燃烧室的气动原理和技术指标

根据气流走燃烧室内的流动方式,环形燃烧室又可以进一步分为直流式、折流式和回流式。

3当量比①

a

Mo

。=1恰当

仆1富油

夕<1贫油

余气系数Q

1油气比住

m1实际空震量

a=——--

叫嬴.」理论需要空震量

。7—完全燃烧IKg燃油理论上需要的空气量

化学恰当油气比f。：按化学平衡式遂行的燃烧反应中.燃

烧剂与氧化剂之比。a=l恰当a>1贫油

航空煤油与空气的化学恰当油气比：a<1富油

f=O.O681

oa与f的关系：〃=为「

富油；f<fo贫油

III.燃油喷嘴

一、离心式喷嘴油路副油路

离心式喷油嘴内装有一个旋流器,

其工作原理是燃油从切向孔进入旋

流室内，在旋流室内作急速的旋转

运动，燃油从喷孔喷出后，因受惯

性力和空气撞击的作用破裂成无数

细小的油晋，从而获得良好的雾化

结果。常用的旋流器结构有：切向

槽旋流器、切向孔旋流器、螺旋槽

旋流器及旋流片等。

为了保证雾化质量，喷嘴前的最低燃油压力为:

39X104〜49义104帕。喷嘴前的最高压力取决于燃油泵

的能力，一般最高油压近于98X105帕。最高油压约为最

低油压的二十倍。由于喷嘴的供油量与油压的平方根成正

比，故普通单路离心喷嘴供油量的变化范围为4〜5之间，

但是，由于发动机在不同的转速下工作时，所需油量的变

化很大，大转速时的供油量，一般比小转速时的供日量大

一九至几十倍，只有一条通路面积的单路喷油嘴就不能满

足要求，所以目前有的发动机使用双路离心喷嘴。

双路离心喷嘴乂可分为双路双室双喷口喷嘴、双路

卫室单喷口喷嘴、以及双路双室单喷口喷嘴等。

二、气动喷嘴

右图所示为气动式喷油嘴，题洽进口

气动式喷油嘴的出现，克服了

离空声喷油嘴以下两个缺点：

喷油与喷油雾化质量都直接

与供油压力相关；在大供油量

时，由于雾化质量好，大部分

是小直径的油珠，由于其动量

小，都聚集在喷油嘴附近，容

易形成积炭。而气动式喷油嘴

油量的改变是依靠供油压力，

而雾化质量则依靠另外的气动

因素。

气动喷嘴的优缺点

气动喷喷的优点是：油气混合均匀，避免了主燃

区的局部富油区，减少了冒烟和积炭；火焰呈兰色，

辐射热量少，使火焰筒壁温较低，气动喷嘴不要求很

高的供油压力，而且在较宽的工作范围内，领雾锥角

大致保持不变，所以容易使燃烧室出口温度场分布比

较均匀、稳定；简化供油管道，仅用单管供油。气动

喷嘴的缺点是：由于油气充分掺混，贫油熄火极限大

大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄；在起动时，气

流速度较低，压力较小，雾化不良。

三、蒸发管喷嘴

在装有蒸发管的燃烧室内，油气的混合提前在蒸发管内

进行。燃油首先喷入处于高温燃气流中炽热的蒸发管内，迅

速吸热并蒸发为燃油蒸汽，与进入蒸发管内的少量空气初步

混合成油气，然后从蒸发管喷入火焰筒的主燃区内，与大量

空气混合后燃烧。实践证明使用蒸发管的燃烧室燃烧效率较

高，不冒烟，出口温度场较稳定，这种蒸发管式的供油装置

与环形燃烧室相配合，得到广泛的应用。

蒸发管喷嘴具有气动喷嘴类似的优点，它在早期

航空发动机上就得到采用。但是，蒸发管喷嘴仍然存

在着燃烧室稳定工作范围较窄，蒸发管本身冷却困难;

管内预混油气存在自燃问题；需要辅助起动供油系统

等等点。因此蒸发管喷嘴发展缓慢。随着航空发动机

的用益发展，压比和涡轮前温度不断提高，并要求在

整个飞行范围内，提高燃烧效率，缩短燃烧室长度、

解决冒烟污染。在上述问题上，环形蒸发燃烧室具有

显著的优点，所以，近年来这类燃烧室的研究又有了

较大的进展，不少发动机上采用了蒸发式燃烧室。

四、甩油喷嘴

甩油喷嘴在高转速、小流量的

折流环形燃烧室中得到采用。燃油

在用油盘油孔中形成油膜，离开喷

口后，离心力曾油膜破裂为油珠，

在气动力作用下，油珠变成更小的