[发明专利]燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及减振方法

说明书

本发明涉及一种燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及减振方法。其中，所述燃油喷嘴，包括：杆芯；集油环，具有油路，所述集油环的一端与所述杆芯固定连接，所述集油环的另一端具有燃油喷口；以及环形阻尼套筒，所述环形阻尼套筒的内壁贴附于所述集油环的外壁。由于在集油环贴附阻尼套筒结构，发生振动时集油环与阻尼套筒之间发生相对运动，产生干摩擦，干摩擦将集油环油路的振动能量转换为摩擦热能，降低振动位移，以降低振动应力，最终提高燃油喷嘴高周疲劳寿命。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，尤其涉及一种燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及减振方法。

背景技术

燃气涡轮发动机中燃油喷嘴位于燃烧室内，工作时处于高温高压环境。燃油喷嘴外部受热主要有两个热源，一是经由压气机进入燃烧室的高温燃气直接吹扫燃油喷嘴，导致杆部和头部受热，二是由于喷嘴的燃油喷口喷射燃料在火焰筒内进行燃烧，燃烧产生的高温火焰对燃油喷嘴产生热辐射，在两处热源的综合作用下燃油喷嘴头部最高温度可以达到900-1000K。另外燃油喷嘴也处于复杂的振动环境之中，一是燃气涡轮发动机整机振动时传递到燃油喷嘴上的振动载荷，二是燃烧室内发生燃烧振荡时，不稳定燃烧产生的脉动压力作用于燃油喷嘴表面。高量级的振动载荷会使得喷嘴结构产生较大的振动应力，减少寿命。

燃油喷嘴结构设计复杂，一般为了防止燃油结焦，内部油路设计在内称为杆芯，外部设计壳体，使得油路不直接暴露在高温气体中。由于结构复杂导致喷嘴固有振型低频较多，包括喷嘴整体振动和喷嘴内部振动。喷嘴内部杆芯振动模态频率与喷嘴震荡燃烧频率较为接近，容易形成共振，降低喷嘴高周疲劳寿命。因此有必要设计减振结构，降低喷嘴振动应力，提高喷嘴高周疲劳寿命。

具体可以参考图1至图4所示的，参考图1，扩压器机匣4、燃烧室外机匣3、内机匣5和火焰筒2均为环形结构，来流空气经由燃烧室上游部件扩压器机匣4进入燃烧室，来流空气100进入燃烧室分为三股，中间一路为第一流路200进入燃烧室火焰筒2，另外两股为第二流路300、第三流路400，分别进入燃烧室火焰筒2与燃烧室外机匣3、内机匣5组成的涵道。燃油喷嘴1安装在燃烧室外机匣3之上，例如可以通过安装座固定连接于燃烧室外机匣3。燃油喷嘴1包括保护罩10、杆芯11，燃油喷嘴1的端部结构为喷嘴头部12。

图2所示为喷嘴头部结构，喷嘴主喷口15围绕集油环16的中心线13环向分布，并通过集油环外壳14上的开孔伸出。

图3所示为喷嘴头部12结构局部剖面图，集油环16位于集油环外壳14内部，为环形结构，为防止集油环16中油路通道106、107内燃油温度超过结焦温度，一般而言，集油环16的内壁面104与集油环外壳内壁面105之间，设计一定间隙，集油环16的外壁面103与集油环外壳14的外壁面102之间也设计一定间隙，集油环16与集油环外壳14之间无直接接触，以减少外部的高温燃气热量传导到集油环外壳14后对集油环16的热传导。集油环16通过端部110与杆芯11结构相连一体，集油环外壳14通过端部108、109与保护罩10焊接连接。

燃油喷嘴1也承受着振动载荷，在航空发动机工作时喷嘴主喷口15喷出燃油在燃烧室火焰筒2内燃烧，火焰筒2内燃烧时产生脉动压力作用于燃油喷嘴1，同时燃烧室外机匣3也传递转子不平衡产生的振动激励至燃油喷嘴1。

发明人完成本发明的过程中发现，由于集油环16与集油环外壳14之间无接触，集油环16与杆芯11连接结构刚度较弱，造成集油环16振动约束较小，会在不同方向产生振动响应，特别是在集油环16发生共振时，由于集油环16与集油环外壳14之间存在较大间隙，使得集油环16可以积累较大振动能量，在集油环16与杆芯11的连接部位产生较高应力集中，由此导致的疲劳损伤大大的降低了喷嘴1疲劳寿命。

因此本领域需要一种燃油喷嘴，延长燃油喷嘴1的疲劳寿命，使得燃烧室、燃气涡轮发动机及其燃烧室稳定可靠地运行。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃油喷嘴。

本发明的一个目的是提供一种燃烧室。