[发明专利]燃油喷嘴雾化特性综合基础试验装置及试验方法

说明书

本公开提供一种燃油喷嘴雾化特性综合基础试验装置，包括：供油单元，用于向待测喷嘴提供稳定的燃油；供气单元，用于向待测喷嘴提供稳定的空气；雾化特性测量台，用于供所述待测喷嘴进行喷雾操作；光学测试单元，用于采集所述待测喷嘴喷雾时的燃油雾化特性信息。实现了对多种类型燃油喷嘴的雾化效果参数进行测量，包括压力雾化喷嘴、预膜式空气雾化喷嘴等；实现了在同一个综合试验台上完成喷嘴的全方位雾化效果参数的测量；实现了燃油喷嘴雾化特性的高精度和高可靠性测量，并能满足喷嘴与涡流器组合使用效果的评估需求。本公开还提供一种燃油喷嘴雾化特性综合基础试验方法。

技术领域

本公开涉及燃油喷嘴试验技术领域，尤其涉及一种燃油喷嘴雾化特性综合基础试验装置及试验方法。

背景技术

燃油喷嘴是航空发动机的核心关键部件，其功能可以从宏观整体和局部细微两个角度进行说明：从宏观整体的角度，燃油喷嘴是发动机燃料供给系统中的关键执行部件，喷嘴的流量系数影响喷入燃烧室的推进剂流量，进而影响燃料与参与燃烧空气的燃空比和燃烧过程，从而对发动机的功率、温升水平、推力等性能参数产生重要影响；从局部细微的角度，燃油喷嘴主要作用是将燃油雾化，促进燃油和空气的掺混和可燃混合气的形成，喷嘴的雾化性能直接影响燃油的粒径和空间分布，进而影响燃油和空气混合的均匀程度和局部燃烧强度，从而对发动机的燃烧效率、涡轮入口温度分布、单位功率油耗以及排气污染物水平(如CO、NO_x)等指标造成重要影响。因此，在燃油喷嘴的加工制造和运行维护工作中，燃油喷嘴的流量、雾化锥角、分布不均匀度以及雾化粒径的检查和测试至关重要。

在成熟机型的航空发动机上，相当一部分燃油喷嘴是空气辅助雾化喷嘴，需要与空气涡流器配合使用。另外，在发展趋势上，民用航空发动机燃烧室主要朝着低污染、低排放的方向发展；军用航空发动机朝着高温升、宽燃烧边界的方向发展。主要的实现途径是在喷嘴内和燃烧室头部强化燃油-空气掺混，在着火燃烧之前形成尽可能均匀的煤油-空气贫油预混气，因此，新设计的许多预混喷嘴将燃油喷射结构和空气涡流器结合在一起作为一个整体进行制造。然而纵观目前的针对上述燃油喷嘴试验台，存在以下不足：

在主机型号厂当中，相当一部分承担航空燃油喷嘴加工的工厂还在使用上世纪的老式流量测量试验台，往往都是低端的、敞开式的，这类试验台试验精度低，没有封闭，航空煤油易蒸发到空气中污染环境，对操作人员的身体健康也造成危害。

大部分实验台只能对燃油喷嘴的流量特性进行测量，得到喷嘴流量和供油压力之间的曲线，进而计算喷嘴的流量系数；无法对喷嘴的雾化效果：如喷雾粒径、雾化锥角、分布不均匀度等参数进行测量；或者无法在同一个综合试验台上完成全部以上参数的测量，试验台的分开、重复建设对资源造成了浪费。

目前大部分的燃油喷嘴实验台不能满足这样的测量需求，这些试验台往往只把燃油喷嘴作为一个单独的个体进行考虑和测量，不能充分评估空气涡流器的作用。好的喷嘴设计不仅在于燃油喷嘴本身，关键还在于喷嘴与涡流器组合起来的协同效果。

因此，如何通过一套新型的高精度控制的燃油喷嘴综合试验台，来实现燃油喷嘴流量、雾化特性的高精度和高可靠性测量，并能满足喷嘴与涡流器组合使用效果的评估需求是一个亟需解决的技术课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种燃油喷嘴雾化特性综合基础试验装置及试验方法，以缓解现有技术中燃油喷嘴雾化特性采集设备污染大，测量精度低，可靠性差等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种燃油喷嘴雾化特性综合基础试验装置，包括：

供油单元，用于向待测喷嘴提供稳定的燃油；

供气单元，用于向待测喷嘴提供稳定的空气；

雾化特性测量台，用于供所述待测喷嘴进行喷雾操作；