[发明专利]一种双燃料节能环保航空发动机

说明书

本发明涉及航空发动机技术领域，具体公开一种双燃料节能环保航空发动机，其包括：预热油箱和燃料输送机构，其中：所述预热油箱设置在所述发动机的两级离心压缩机之间径向收缩形成的环形空间中，且所述预热油箱与该环形空间能够换热，以利用所述环形空间中压缩空气的热量对预热油箱中的生物柴油等辅助性燃料进行预热。所述燃料输送机构用于将预热油箱中的燃料输送至该环形空间中，以和该环形空间中的压缩空气混合。本发明通过生物柴油预热、雾化、汽化、与压缩空气掺混，达到其在燃烧室内高效燃烧的目的，成功将生物柴油作为辅助燃料在航空发动机上应用。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种双燃料节能环保航空发动机。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着石化能源资源的不断枯竭，寻求新的燃料作为航空发动机的可用燃料是今后航空发动机技术发展的重要研究方向之一。同时减少碳排放也是今后全球能源与动力产业面临的新挑战。生物柴油又名脂肪酸甲酯，是大豆油、菜籽油、棕榈油等植物油经特定工艺处理并净化后的统称，其十六烷值略高于航空煤油，低位热值低于航空煤油约15%，常温粘性较大，但随温度的升高，快速降低。在80℃时粘性是石化柴油的两倍。由于其常温雾化特性差，燃烧速度慢，仅在压燃式低速活塞发动机上应用，在航空发动机领域国内尚无应用案例。其分子中氧含量高，具备良好的燃烧碳排放性能。其闪点大于170℃，燃点大于300℃，常温条件下性能稳定，工程应用安全性非常高。

压缩器是航空发动机核心部件之一，工作过程中约有40%的燃油燃烧的热能经涡轮转化成轴功消耗在压缩器上。中小型涡轮燃气航空发动机（涡轴或涡桨发动机）多数使用两级离心叶轮来提高压缩比，离心压缩器因其单级压比高，适应流量变化范围宽，广泛应用在中小型航空发动机上。先进高推重比（或功重比）、低油耗一直是航空发动研发过程中追求的目标。

提高压缩器总压比是提升整机推重的有效方法之一。单级离心叶轮的压比在中小型航空发动机上可超过4。两级压缩后的压比可超过15，可以满足高性能发动机需求，是中小型航空发动机最常用的压缩方式之一。

为了降低油耗，其传统的方法是提高燃烧效率或提升涡轮的效率或提高压缩器效率。但这种提升因其技术复杂，限制条件较多，在工程实际中效率提升幅度较小。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供可掺混使用生物燃料的双燃料节能环保航空发动机，而且该发动机具有低功耗、低污染的技术优势。为实现上述目的，本发明公开如下所示的技术方案。

一种双燃料节能环保航空发动机，还包括：预热油箱和燃料输送机构，其中：所述预热油箱设置在所述发动机的两级离心压缩机之间径向收缩形成的环形空间中，且所述预热油箱与该环形空间能够换热，以利用所述环形空间中压缩空气的热量对预热油箱中的生物柴油等辅助性燃料进行预热。所述燃料输送机构用于将预热油箱中的燃料输送至该环形空间中，以和该环形空间中的压缩空气混合。

进一步地，所述燃料输送机构包括增压泵和第一喷嘴。其中：所述第一喷嘴位于所述环形空间中，且所述第一喷嘴通过所述增压泵与预热油箱连通，以对预热油箱中经过预热后的辅助燃料加压后送至第一喷嘴进行雾化。

进一步地，所述发动机主要包括：低压离心压缩机、高压离心压缩器、燃烧室、第二喷嘴等部件。其中：所述预热油箱位于低压离心压缩机和高压离心压缩器之间径向的环形空间中，所述燃烧室位于高压离心压缩器后方，所述第二喷嘴位于燃烧室中，以向燃烧室中喷射航空煤油等主燃料。雾化后的辅助燃料和环形空间中的压缩空气混合，并在向下游流动的过程中汽化，汽化后的生物柴油到达燃烧室中后与主燃料喷雾掺混并一起燃烧。

进一步地，所述发动机还包括低压离心压缩器扩压器、回流器。其中：所述低压离心压缩机、低压离心压缩器扩压器、回流器、高压离心压缩器依次连通。所述第一喷嘴位于回流器中。