一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴的制作方法

本发明涉及航空发动机领域，具体涉及一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴。

背景技术：

1、在航空发动机领域中，随着环境保护要求的日益严格，民用航空发动机的污染排放限制也越来越严苛，当代民用航空发动机一般采用分级燃烧的模式，以保证发动机在各种工况下其燃烧室各局部区域均以接近各自最佳燃油空气匹配模式进行高效稳定的燃烧反应。

2、分级燃烧技术在航空发动机燃烧室上已得到成功应用，比如 ge90 发动机采用的双环腔燃烧室分级燃烧技术 ；genx 发动机采用的中心分级燃烧技术等。而采用中心分级燃烧技术由于结构紧凑、分区贫油燃烧控制 nox 效果较好等优点，已是低排放燃烧室发展的趋势。

3、分级燃烧技术通常需要采用分级燃烧喷嘴，喷嘴分为预燃级喷嘴和主燃级喷嘴，在发动机小功率状态下只有预燃级供油，在发动机大功率状态下再打开主燃级，将大部分燃油通过主燃级进行预混预蒸发燃烧，从而降低排放。但是在发动机小功率状态下，燃烧室空气压力降很小，旋流气动力较弱，剪切作用大大减弱，造成燃油雾化质量差，对发动机点火起动和贫油熄火稳定性能非常不利。

4、因此，申请人提出一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

3、一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴，包括：

4、喷嘴杆；以及

5、喷嘴本体，所述喷嘴本体与喷嘴杆相连通，所述喷嘴本体包括：

6、预燃级喷嘴；以及

7、主燃级喷嘴，环绕所述预燃级喷嘴设置；其中，所述预燃级喷嘴包括：

8、连接筒，所述连接筒与喷嘴杆相连通，所述连接筒上开设有若干个第一喷射孔；

9、第一旋流构件，环绕所述连接筒设置，所述第一旋流构件前端部的内壁设有第一旋流结构，所述第一旋流构件的侧壁上开设有若干个狭缝；

10、第二旋流构件，环绕所述第一旋流构件设置，所述第二旋流构件前部的侧壁上开设有第二旋流结构，所述第二旋流构件后部形成有文氏管结构；

11、第三旋流构件，环绕所述第二旋流构件设置，所述第三旋流构件靠近文氏管结构的侧壁上开设有第三旋流结构，所述第三旋流构件远离文氏管结构的侧壁上开设有第四旋流结构；

12、其中，所述主燃级喷嘴环绕所述第三旋流构件设置，所述主燃级喷嘴外围环绕有端壁。

13、进一步地，所述主燃级喷嘴包括设于第三旋流构件和端壁之间的集油环，所述集油环的后端部向后延伸有预膜筒，所述集油环内设有集油腔和第二喷射孔，所述集油腔的一端与喷嘴杆相连通，所述集油腔的另一端通过第二喷射孔与第三旋流构件和集油环之间的流道相连通，所述端壁与集油环之间设有第五旋流结构。

14、进一步地，所述第一旋流构件包括环绕所述连接筒设置的第一套筒，所述第一套筒前端部的内壁设有第一旋流结构，所述第一套筒的后端部设有半球头，所述第一套筒的后部侧壁上开设有若干个狭缝，所述狭缝的斜切方向与穿过第一旋流结构的空气旋流方向相同。

15、进一步地，所述第二旋流构件包括环绕所述第一套筒设置的第二套筒，所述第二套筒的侧壁上开设有第二旋流结构，所述第二套筒的后端部设有文氏管结构。

16、进一步地，所述文氏管结构内壁上具有文氏管收缩段和文氏管扩张段，所述狭缝的射流方向与文氏管收缩段相对应，所述文氏管收缩段与第一套筒之间具有缝隙。

17、进一步地，所述第三旋流构件包括环绕文氏管结构设置的短套筒以及环绕第二旋流构件设置的长套筒，所述短套筒与长套筒之间设有出口套筒，所述短套筒的侧壁上开设有第三旋流结构，所述长套筒的侧壁上开设有第四旋流结构。

18、进一步地，所述出口套筒上开设有若干个第二吹积碳孔。

19、进一步地，所述第一套筒上沿周向均匀设有若干个贯穿第一套筒和半球头的第一吹积碳孔，且第一吹积碳孔与狭缝相互交错设置。

20、进一步地，所述第二喷射孔的斜切方向与穿过第四旋流结构的空气旋流方向相反。

21、进一步地，所述第一旋流结构和/或第二旋流结构和/或第三旋流结构和/或第四旋流结构和/或第五旋流结构为斜切槽、斜切叶片、斜切孔。

22、与现有技术相比，本发明提供了一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴，具备以下有益效果：

23、本发明通过第一旋流构件和第二旋流构件对燃油进行第一次剪切，再通过第二旋流构件和第三旋流构件对燃油进行第二次剪切，强化燃油初始雾化过程，相比现有技术中的只有一次剪切过程，本发明的燃油喷嘴的燃油雾化效果更佳，提高了发动机点火启动和贫油熄火稳定性，同时提高了燃油雾化的周向均匀性，减少了燃烧室的污染物排放；通过设置狭缝，在发动机处于小功率状态下时，控制燃油在文氏管结构上的油膜厚度，以促进燃油雾化；通过第二空气流流经所述第二旋流结构形成第二旋流，第二空气流流经第三旋流结构形成第三旋流，第二空气流流经第四旋流结构形成第四旋流，在发动机处于小功率状态下时，通过第二旋流和第三旋流对预燃级喷嘴中的燃油进行二次剪切，在发动机处于大功率状态下时，通过第四旋流可对主燃级喷嘴中的燃油进行剪切，合理利用空气流，使得本燃油喷嘴的整体结构简单紧凑，使得发动机在不同工况下运行稳定，燃油经济性好，排放降低。

技术特征：

1.一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述主燃级喷嘴（22）包括设于第三旋流构件（214）和端壁（3）之间的集油环（221），所述集油环（221）的后端部向后延伸有预膜筒（223），所述集油环（221）内设有集油腔（222）和第二喷射孔（224），所述集油腔（222）的一端与喷嘴杆（1）相连通，所述集油腔（222）的另一端通过第二喷射孔（224）与第三旋流构件（214）和集油环（221）之间的流道相连通，所述端壁（3）与集油环（221）之间设有第五旋流结构（225）。

3.根据权利要求2所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第一旋流构件（212）包括环绕所述连接筒（211）设置的第一套筒（2121），所述第一套筒（2121）前端部的内壁设有第一旋流结构（2122），所述第一套筒（2121）的后端部设有半球头（2123），所述第一套筒（2121）的后部侧壁上开设有若干个狭缝（2124），所述狭缝（2124）的斜切方向与穿过第一旋流结构（2122）的空气旋流方向相同。

4.根据权利要求3所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第二旋流构件（213）包括环绕所述第一套筒（2121）设置的第二套筒（2131），所述第二套筒（2131）的侧壁上开设有第二旋流结构（2132），所述第二套筒（2131）的后端部设有文氏管结构（2133）。

5.根据权利要求4所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述文氏管结构（2133）内壁上具有文氏管收缩段（21331）和文氏管扩张段（21332），所述狭缝（2124）的射流方向与文氏管收缩段（21331）相对应，所述文氏管收缩段（21331）与第一套筒（2121）之间具有缝隙。

6.根据权利要求5所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第三旋流构件（214）包括环绕文氏管结构（2133）设置的短套筒（2141）以及环绕第二旋流构件（213）设置的长套筒（2142），所述短套筒（2141）与长套筒（2142）之间设有出口套筒（2143），所述短套筒（2141）的侧壁上开设有第三旋流结构（2144），所述长套筒（2142）的侧壁上开设有第四旋流结构（2145）。

7.根据权利要求6所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述出口套筒（2143）上开设有若干个第二吹积碳孔（2146）。

8.根据权利要求3所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第一套筒（2121）上沿周向均匀设有若干个贯穿第一套筒（2121）和半球头（2123）的第一吹积碳孔（2125），且第一吹积碳孔（2125）与狭缝（2124）相互交错设置。

9.根据权利要求2所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第二喷射孔（224）的斜切方向与穿过第四旋流结构（2145）的空气旋流方向相反。

10.根据权利要求7所述的航空发动机燃烧室燃油喷嘴，其特征在于，所述第一旋流结构（2122）和/或第二旋流结构（2132）和/或第三旋流结构（2144）和/或第四旋流结构（2145）和/或第五旋流结构（225）为斜切槽、斜切叶片、斜切孔。

技术总结本发明公开了一种航空发动机燃烧室燃油喷嘴，包括喷嘴杆以及喷嘴本体，喷嘴本体包括预燃级喷嘴以及主燃级喷嘴，预燃级喷嘴包括：具有第一喷射孔的连接筒，具有第一旋流结构的第一旋流构件，具有第二旋流结构的第二旋流构件，第二旋流构件后部形成有文氏管结构，以及具有第三旋流结构和第四旋流结构的第三旋流构件，第一空气流和第二空气流分别经第一旋流结构、第二旋流结构、第三旋流结构和第四旋流结构形成第一旋流、第二旋流、第三旋流和第四旋流，第一旋流与第二旋流方向相反，第二旋流与第三旋流方向相反。燃油在第一旋流和第二旋流的共同作用下完成第一次剪切，燃油在第二旋流和第三旋流的共同作用下完成第二次剪切。技术研发人员：孔令鸥,林金鹏,张裕岱受保护的技术使用者：四川鸿鹏航空航天装备智能制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5