[发明专利]旋流器组件、多点分级贫油直接喷射燃烧室及其控制方法

说明书

旋流器组件，包括文丘里管、燃料喷射管，其中燃料喷射管包括一级燃料喷射流道和二级燃料喷射流道，分别朝向文丘里管的收缩段壁和突扩段，实现所喷射燃料的不同雾化模式，一级燃料喷射流道和二级燃料喷射流道的燃料喷射分别受独立控制。多点分级贫油直接喷射燃烧室，包括燃烧室头部，燃烧室头部包括多个围绕燃烧室轴线分布的旋流器组件。多点分级贫油直接喷射燃烧的控制方法，涉及的燃烧室具有多个提供至少两种不同燃料雾化模式的旋流器组件，对单个旋流器组件的雾化模式和不同位置的旋流器组件的燃料喷射进行分别控制。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，具体是一种旋流器组件，一种多点分级贫油直接喷射燃烧室以及其控制方法。

背景技术

随着越来越严格的排放法规政策不断出台以及公众环保意识的日益增强，如何降低污染物排放、提高燃烧效率成为了航空发动机领域中更加重要的研究课题。目前，为了降低氮氧化物排放，同时控制燃烧尾气中一氧化碳和未燃烧烃类的浓度，贫油预混预蒸发和富油猝熄贫油燃烧等低排放燃烧形式在航空发动机领域得到了广泛的研究和应用。在这些技术方案中，贫油直接喷射技术通过将燃油直接喷射到燃烧室中，和空气经过非常短暂的混合即形成火焰，这种燃烧组织方式在降低污染物排放的同时，又降低了自燃、回火和燃烧不稳定的发生危险，在高压比航空发动机中实现了更为稳定的工作效果。

但是，已有的贫油直接喷射燃烧室在不同工况下的燃烧室功率改变主要通过调节不同旋流器组件之间的开启和关闭来实现，调节燃油喷射雾化的方式较为单一，在应对不同燃烧工况时，无法灵活调节燃烧室的当量比和燃油分布，不利于进一步降低污染物排放和维持不同功率下的稳定燃烧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机燃烧室的旋流器组件，能够在单个组件处实现不同模式的燃料雾化和分级燃烧。

一种旋流器组件，包括文丘里管、燃料喷射管。

所述文丘里管包括圆柱段、收缩段和突扩段，所述燃料喷射管包括一级燃料喷射流道和二级燃料喷射流道。

其中，所述燃料喷射管置于所述文丘里管内部，两者之间所形成的环形流道设置有空气旋流器。所述一级燃料喷射流道的喷射口朝向所述收缩段的壁面，所述二级燃料喷射流道的喷射口朝向所述突扩段，根据控制指令，所述一级燃料喷射流道和所述二级燃料喷射流道能够分别进行独立的燃料喷射。

可选地，所述旋流器组件的所述空气旋流器叶片数为6-20个，角度值为45°-80°。

可选地，所述旋流器组件的所述一级燃料喷射流道和所述二级燃料喷射流道分别设置有燃料旋流器，所述燃料旋流器的叶片数为3-12个，角度值为35°-80°。

本发明还提供一种多点分级贫油直接喷射燃烧室，包括燃烧室头部，所述燃烧室头部包括多个围绕发动机轴线分布的所述旋流器组件。

根据一个实施例，所述多点分级贫油直接喷射燃烧室的所述旋流器组件以多个同心圆的形式呈环状布置。

根据另一实施例，所述多点分级贫油直接喷射燃烧室的所述旋流器组件在所述同心圆上按直线排列，在所述发动机燃烧室相邻所述同心圆上的所述旋流器组件之间距离较近。

根据另一实施例，所述多点分级贫油直接喷射燃烧室的所述旋流器组件在所述同心圆上以相互错开的间隔方式排列，在所述发动机燃烧室相邻所述同心圆上的所述旋流器组件之间距离较远。

可选地，所述多点分级贫油直接喷射燃烧室的所述旋流器组件数目为12至36个。所述旋流器组件的数目，取决于所述多点分级贫油直接喷射燃烧室的设计功率与设计尺寸。

本发明还提供一种多点分级贫油直接喷射燃烧的控制方法，用于环形燃烧室，本方法涉及的燃烧室包括燃烧室头部，其中有多个旋流器组件，所述旋流器组件至少提供两种燃料雾化模式，每种雾化模式形成不同燃料分布特性的油雾场，进而形成局部当量比分布不同的未燃组分，最终在所述燃烧室内形成不同形状和燃烧特性的火焰。