[发明专利]一种多点直接喷射燃烧室头部结构

说明书

本发明涉及一种多点直接喷射燃烧室头部结构，由多个采用文氏管结构的喷嘴模组成的，分为主燃级和值班级，值班级由位于中心的多个喷嘴模构成，主燃级由位于外围的喷嘴模组成，主燃级均布在值班级周围，主燃级和值班级独立控制，能够满足燃烧室不同工况的工作要求。本发明优点如下：值班级与主燃级喷嘴模都采用文氏管结构，有效地减少了气流分离，避免自燃和回火问题的产生；选用流量数较小的喷嘴，保证较高的燃油压力，达到更好的雾化效果，保证油气快速均匀混合，获得更加均匀的出口温度场；小工况下，只有值班级工作，大工况下，主燃级和值班级同时工作，保证了燃烧室多工况下的稳定工作，避免了局部热点的产生，可以有效降低污染物排放水平。

技术领域

本发明属于航空燃气轮机燃烧室领域，涉及一种多点直接喷射燃烧室头部结构。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的不断增强，民用航空发动机的污染排放问题受到人们的高度关注。为了限制分级发动机的污染排放，国际民航组织(ICAO)制定了起降循环(LTO Cycle)内的污染排放限制要求，民用发动机必须满足国际民航组织(ICAO)发布的排放标准，才能达到适航要求。ICAO先后制定并颁发了CAEP1、CAEP2、CAEP4、CAEP6和CAEP8等污染排放规定，对于冒烟、CO和未燃碳氢的规定从CAEP1到现在没有改变，主要是对于NOx的限制日趋严格。对于军用航空燃气轮机而言污染物排放关系着军用飞机的隐身性能。由于航空燃气轮机不断的向着高推重比发展，燃烧室的进口温度和进口压力不断的提升，亟需对航空燃气轮机燃烧室的燃烧组织方式进行不断的优化和改进，从而降低航空燃气轮机降低污染物的排放。

现代航空发动机流行的燃烧组织技术主要包括：富油燃烧-快速淬熄-贫油燃烧技术(Rich burn-Quick quench-Lean burn，RQL)、贫油预混预蒸发燃烧技术(LeanPremixedPrevaporised，LPP)和贫油直接喷射燃烧技术(Lean Direct Injection，LDI)。普惠公司的TALON燃烧室和霍尼韦尔公司的SABER燃烧室均是采用RQL技术，其NOx排放水平基本能满足CAEP 6的标准，但RQL技术会出现接近化学恰当比的反应，所以RQL技术降低污染排放的潜力有限，很难满足未来ICAO越来越严格的排放标准。GE公司发展的TAPS燃烧室采用中心分级燃烧组织方式，使用LPP燃烧技术，GE公司针对TAPS燃烧室申请了6363726、6389815、6354027、6418726、0178732、6381964和6389815等一系列专利，TAPSⅠ和TAPSⅡ的NOx排放比CAEP 6的规定再降低50％和60％，而用于GE 9X的TAPSⅢ的NOx排放比CAEP 8的规定还低30％，但LPP燃烧方式存在自燃、回火、燃烧不稳定性等一系列问题。为了解决LPP技术存在的问题，近年来许多研究机构开展了关于LDI技术的研究，NASA格林中心针对多点贫油直接喷射燃烧室技术进行了大量研究，研究结果表明多点阵列LDI的污染排放水平均比CAEP 6低85％左右，在NASA ERA项目支持下，Goodrich公司设计了阵列式LDI燃烧室，该方案的NOx排放比CAEP 6的规定低75％，Parker公司在NASA UEET项目支持下，提出了多级分区LDI燃烧方案，其污染物排放水平可以满足降低CAEP 6规定NOx排放70％的要求。

国内近年来也有许多关于航空发动机燃烧室的专利申请。专利201610016396.8涉及一种地面燃机燃烧室结构及其分级燃烧组织方式，值班级燃烧区单独在前部采用末端带有收敛段的小火焰筒，后部主燃区采用带有火焰稳定器的大火焰筒，值班级形成稳定的点火源，主燃级预混合提高燃烧效率；专利201510673156.0、201510674145.4公开了两种低污染燃烧室，其中预燃级采用旋流稳定的扩散燃烧与旋流预混燃烧相结合的方式，可在小状态下稳定燃烧的同时降低污染物；主燃级采用预混预蒸发的燃烧方式，可在大状态下实现均匀燃烧以降低NOx排放。

发明内容

要解决的技术问题