[发明专利]一种应用于加力燃烧室凹腔结构的直射式扇形喷嘴

说明书

本发明公开了一种应用于加力燃烧室凹腔结构的直射式扇形喷嘴，涉及一种安装在加力燃烧室凹腔中，用于增强稳火性能和联焰性能的直射式扇形喷嘴，属于航空发动机领域。本发明通过在喷油杆底端开设一定排列形状的多个直射式喷孔，向加力燃烧室中的凹腔结构喷射燃油，开孔形状使得燃油喷出雾化之后呈现一个来扇形油雾环面形状，相邻两个喷油杆的扇形油雾面交叉，在凹腔结构中形成一个与机匣同心的油雾环，强化燃油雾化效果，增强周向联焰性能，改善燃烧效率，本发明的直射式扇形喷嘴加工难度较小，加工精度较高，喷孔直径较小，所以燃油雾化效果较好，对加力燃烧室整体性能有较大提升。

技术领域

本发明属于航空发动机燃油雾化领域，涉及一种结构简单加工方便，安装在加力燃烧室凹腔中，增强稳火和联焰能力的直射式扇形喷嘴，具体是一种应用于加力燃烧室凹腔结构的直射式扇形喷嘴。

背景技术

喷嘴结构的发明，是为了将某种液体变成雾滴状的一种雾化结构。根据雾化机理可分为压力雾化和空气雾化喷嘴；根据喷射形式可分为直射式喷嘴、锥形喷嘴、扇形喷嘴。在航空发动机的领域，为了组织航空煤油在较小空间较短时间的高效燃烧，通常采用离心喷嘴(属于压力雾化喷嘴)耦合空气旋流器，在燃烧室主燃区形成一个燃油空气混合气进行燃烧，而在传统的航空发动机加力燃烧室中一般采用直射式喷嘴，此类喷嘴主要缺陷有燃油浓度分布较集中、与空气接触面积较小、燃烧效率较差、耗油量较高等。

扇形喷嘴由于工作稳定、形成油雾场浓度均匀、油滴空间分布较宽等特性，在最近几年在加力燃烧室领域被广泛研究，颜应文团队[申请专利号：CN201810219294.5和CN201810219559.1]研发的两种扇形喷嘴，虽然可以获得扇形的油雾分布，但结构相对复杂，为获得所需雾化效果，第一种平面扇形喷嘴需要加工V型侧面喷口、第二种圆弧形扇形喷嘴需要加工直射式喷孔16和两道圆弧形扇形射流面，在加工过程中难度加大，很难保证加工精度，而且由于固体壁面对燃油的粘性作用，实际工作中会出现出口燃油积聚滴落，影响下游的燃油雾化效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的加力燃烧室中直射式喷嘴和扇形喷嘴的不足，提出一种新型的应用于加力燃烧室凹腔结构的直射式扇形喷嘴，结合了扇形喷嘴的雾化效果和直射喷嘴的加工简单两者的优点，通过在喷油杆侧面开设多个直射式喷孔，本发明喷孔形成的扇形油雾弧面解决了现有技术中存在的出口燃油积聚滴落，下游的燃油雾化效果差的技术缺陷。

本发明是这样实现的：

一种应用于加力燃烧室凹腔结构的直射式扇形喷嘴，其特征在于，沿着燃气轮机中心轴线的方向，所述的加力燃烧室依次包括风扇、压气机、燃烧室、涡轮；所述的涡轮为加力燃烧室，所述的加力燃烧室内测设置有加力内锥，所述的加力内锥沿下游方向减缩形成加力内锥渐扩环面，所述的加力内锥渐扩环面与加力燃烧室侧壁间设置有若干支板，支板根部位于加力内锥渐扩环面的起始位置，且周向排列均匀；支板可以固定加力内锥。

所述的支板内部安装有喷油杆，该喷油杆侧面的出油位置开设有若干直射式喷孔。本发明喷油杆底端按照特定的空间位置加工的多个直射式喷孔，将原本的由一个喷孔喷出的燃油分多个喷孔喷出，大大增加了喷嘴的雾化效果，减小雾化后的燃油粒径，有助于提高燃烧效率。

所述的直射式喷孔在喷油杆表面呈弧状分布，所述的直射式喷孔中轴线方向与喷油杆中轴线方向相互垂直相交，但并不交于一点；相邻两个直射式喷孔的油雾相互交叉，多股直射式喷孔喷出的燃油形成扇形油雾弧面，且所有扇形油雾弧面组成的油雾弧面是一个与机匣同心的弧面。本发明的直射式扇形喷嘴使得燃油以一个扇形环面的形状喷射到加力燃烧室中，其燃烧稳定性、点火成功率、燃烧效率等燃烧性能较传统的加力燃烧室都有较大提升，且相邻直射式扇形喷嘴的油雾扇形面相互相交，大大改善了加力燃烧室周向联焰性能。

该直射式扇形喷嘴直接在喷油杆底端加工直射式喷孔，所有喷孔中轴线都与喷油杆中轴线相互垂直但并不处于同一平面，整体呈现“狼牙棒”形状的中心向四周放射状，燃油以一个扇形形式向凹腔中喷射，相邻直射式扇形喷嘴之间雾化后的燃油相互交叉，增强加力燃烧室的周向联焰性能。