本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴及燃油控制方法。

背景技術(shù)：

1、在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)技術(shù)中，貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)（lean?premixedprevaporized，lpp）燃燒技術(shù)是當(dāng)前具有較好發(fā)展前景的設(shè)計(jì)方式，能夠顯著降低nox等污染排放物，提高燃燒室低污染排放性能。下一代低污染燃燒室的頭部多采用貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)與分級(jí)分區(qū)燃燒耦合設(shè)計(jì)，在中心預(yù)燃級(jí)區(qū)域采用旋流器與離心噴嘴、預(yù)膜噴嘴形成部分預(yù)混部分?jǐn)U散火焰，主燃級(jí)與預(yù)燃級(jí)同心環(huán)繞布置，主燃級(jí)區(qū)域的旋流器與直射式噴嘴形成預(yù)先混合、蒸發(fā)油氣混合物，再進(jìn)入火焰筒燃燒區(qū)域形成預(yù)混火焰。大工況下燃油大部分經(jīng)主燃級(jí)噴出，使得燃燒區(qū)以溫度較低的預(yù)混火焰為主，因而能夠顯著降低nox、co等污染物的生成與排放。

2、不過，在不同工況下主燃級(jí)旋流器的進(jìn)氣流量、進(jìn)氣速度、空氣的湍流度發(fā)生變化，與主燃級(jí)空氣匹配的燃油流量同樣要進(jìn)行調(diào)整，可能導(dǎo)致燃油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)效果在不同工況不一致。例如，在大工況下燃油噴射動(dòng)量大，旋流空氣流速度大，燃油霧化蒸發(fā)效果太好，可能造成主燃級(jí)回火問題；在小工況下燃油噴射動(dòng)量小，旋流空氣流速度小，燃油霧化蒸發(fā)效果太差，可能造成主燃級(jí)出口油氣分布不均，從而導(dǎo)致燃燒室形成熱斑，nox排放超標(biāo)問題。

3、中國專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫公開了中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司的低污染燃燒室及其燃燒控制方法專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01810698522.1，其技術(shù)方案參考低污染燃燒室taps（twin?annual?premixing?swirler）的解決方案，在主燃級(jí)通道內(nèi)設(shè)置了幾個(gè)預(yù)膜板，不同工況下將不同強(qiáng)度的直射燃油打到預(yù)膜板上促進(jìn)燃油分布均勻。該技術(shù)方案能夠在不同燃油流量下實(shí)現(xiàn)燃油的合理分布，可是，預(yù)膜板使得燃油液柱的形態(tài)發(fā)生了變化，提高了油氣組織的難度；而且，雖然要求小流量下兩個(gè)燃油噴點(diǎn)均工作，但是其中一個(gè)燃油噴點(diǎn)由于預(yù)膜板高度較高無法實(shí)現(xiàn)有效工作。因此，該技術(shù)方案的燃油噴點(diǎn)燃油組織較為被動(dòng)，主燃級(jí)小流量油氣混合可能不均勻，難以實(shí)現(xiàn)寬工況范圍內(nèi)主燃級(jí)高效快速油氣摻混。

4、當(dāng)前，亟需發(fā)展一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴及燃油控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油控制方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

2、本發(fā)明的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴包括同中心軸線、從內(nèi)至外依次套裝的值班級(jí)燃油噴嘴、旋流器和主燃級(jí)燃油噴嘴，主燃級(jí)燃油噴嘴的出口套裝套筒；

3、值班級(jí)燃油噴嘴的燃油射流流量不變，旋流器繞值班級(jí)燃油噴嘴旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油射流流量，進(jìn)而改變航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴的總?cè)加蜕淞髁髁俊?/p>

4、進(jìn)一步地，所述的值班級(jí)燃油噴嘴為離心式噴嘴或者預(yù)膜式噴嘴；

5、值班級(jí)燃油噴嘴的中心軸線上固定值班級(jí)燃油噴嘴的供油管路及供油噴嘴；值班級(jí)燃油噴嘴的供油管路及供油噴嘴的周向環(huán)繞若干個(gè)中心對(duì)稱的值班級(jí)燃油噴嘴的旋流葉片；值班級(jí)燃油噴嘴的旋流葉片為單級(jí)軸向旋流葉片或者多級(jí)旋流葉片，值班級(jí)燃油噴嘴的旋流葉片與進(jìn)氣通道連通；值班級(jí)燃油噴嘴的出口為值班級(jí)燃油噴嘴的出口文氏管；

6、值班級(jí)燃油噴嘴通過值班級(jí)燃油噴嘴的供油管路及供油噴嘴供應(yīng)燃油，通過值班級(jí)燃油噴嘴的旋流葉片輔助霧化燃油，通過值班級(jí)燃油噴嘴的出口文氏管形成值班級(jí)燃油噴嘴的燃油射流。

7、進(jìn)一步地，所述的主燃級(jí)燃油噴嘴為圓筒，套裝并固定在值班級(jí)燃油噴嘴的值班級(jí)燃油噴嘴的旋流葉片上；主燃級(jí)燃油噴嘴的前端延展成值班級(jí)燃油噴嘴的出口文氏管；

8、在主燃級(jí)燃油噴嘴上固定垂直于中心軸線的主燃級(jí)燃油噴嘴的供油管路；在主燃級(jí)燃油噴嘴內(nèi)設(shè)置環(huán)形空腔，環(huán)形空腔構(gòu)成主燃級(jí)燃油噴嘴的供油環(huán)形通道；主燃級(jí)燃油噴嘴的供油管路與主燃級(jí)燃油噴嘴的供油環(huán)形通道之間依次通過主燃級(jí)燃油噴嘴的供油管路連接段和主燃級(jí)燃油噴嘴的供油管路弧形連接通道連通；

9、在主燃級(jí)燃油噴嘴的外壁面上開有主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口，主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口包括主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ和主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ；主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ和主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ沿周向均勻交錯(cuò)分布；主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ的孔徑范圍為0.4mm~0.6mm，主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ的孔徑范圍為0.1mm~0.3mm；主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ的數(shù)量與主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ的數(shù)量相同或者不同。

10、進(jìn)一步地，所述的旋流器為雙層圓筒，套裝在主燃級(jí)燃油噴嘴外壁面上，旋流器與主燃級(jí)燃油噴嘴滑動(dòng)連接；旋流器的內(nèi)層為旋流器內(nèi)壁面，旋流器的外層為旋流器外壁面；

11、在旋流器內(nèi)壁面和旋流器外壁面之間，沿周向固定若干個(gè)中心對(duì)稱的旋流器ⅰ型葉片或者旋流器ⅱ型葉片；其中，旋流器ⅰ型葉片為整體葉片，旋流器ⅱ型葉片為分段葉片；旋流器ⅱ型葉片包括靠近中心軸線的內(nèi)級(jí)葉片和遠(yuǎn)離中心軸線的外級(jí)葉片，內(nèi)級(jí)葉片和外級(jí)葉片之間通過內(nèi)外級(jí)葉片之間的連接壁連接；

12、在旋流器內(nèi)壁面上開有旋流器噴嘴供油口，旋流器噴嘴供油口位于旋流器ⅰ型葉片之間或者旋流器ⅱ型葉片的內(nèi)級(jí)葉片之間；旋流器噴嘴供油口包括旋流器噴嘴供油口ⅰ和旋流器噴嘴供油口ⅱ；其中，旋流器噴嘴供油口ⅰ對(duì)應(yīng)主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ，旋流器噴嘴供油口ⅱ對(duì)應(yīng)主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ；

13、旋流器的外層為旋流器外壁面，旋流器外壁面上固定垂直于中心軸線的旋流器撥桿；撥動(dòng)旋流器撥桿，旋流器在預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角度ⅰ~旋轉(zhuǎn)角度ⅱ之間轉(zhuǎn)動(dòng)，并在旋轉(zhuǎn)角度ⅰ和旋轉(zhuǎn)角度ⅱ的點(diǎn)位上通過卡口或者限位槽定位和固定。

14、進(jìn)一步地，所述的旋流器內(nèi)壁面與主燃級(jí)燃油噴嘴的外壁面之間進(jìn)行密封，保證旋流器噴嘴供油口和主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口對(duì)接后不發(fā)生漏油。

15、進(jìn)一步地，所述的主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口的數(shù)量為旋流器ⅰ型葉片或者旋流器ⅱ型葉片的內(nèi)級(jí)葉片的整數(shù)倍或者一半。

16、進(jìn)一步地，所述的密封包括o型密封圈密封。

17、本發(fā)明的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油控制方法，包括主燃級(jí)大流量工作狀態(tài)和主燃級(jí)小流量工作狀態(tài)；

18、主燃級(jí)大流量工作狀態(tài)：

19、值班級(jí)燃油噴嘴工作，具有值班級(jí)燃油噴嘴的燃油射流；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于巡航轉(zhuǎn)速，或者巡航高度時(shí)，進(jìn)氣流量大，根據(jù)工作狀態(tài)要求，需要航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴噴注大燃油流量；撥動(dòng)旋流器撥桿，將主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ和旋流器噴嘴供油口ⅰ連通，處于連通狀態(tài)；同時(shí)，主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ和旋流器噴嘴供油口ⅱ錯(cuò)位，處于非連通狀態(tài)；此時(shí)，來流的氣流速度大，旋流器噴嘴供油口ⅰ的出口面積大，兩者相匹配，燃油從旋流器噴嘴供油口ⅰ噴出，形成主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油射流，主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油射流在旋流器ⅰ型葉片或者旋流器ⅱ型葉片出口的旋流氣流作用下破碎霧化，與旋流氣流摻混形成均勻的油氣混合物，進(jìn)入燃燒室燃燒；

20、主燃級(jí)小流量工作狀態(tài)：

21、值班級(jí)燃油噴嘴工作，具有值班級(jí)燃油噴嘴的燃油射流；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變低，或者工作高度上升，進(jìn)氣流量減小時(shí)，根據(jù)工作狀態(tài)要求，需要航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴噴注小燃油流量；撥動(dòng)旋流器撥桿，將主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅰ和旋流器噴嘴供油口ⅰ錯(cuò)位，處于非聯(lián)通狀態(tài)連通；同時(shí)，主燃級(jí)燃油噴嘴的供油口ⅱ和旋流器噴嘴供油口ⅱ連通，處于連通狀態(tài)；此時(shí)，來流的氣流速度較小，旋流器噴嘴供油口ⅰ的出口面積小，燃油射流柱的直徑小、動(dòng)量大、穿透深度大，足以改善小流量下的燃油射流柱破碎霧化效果，燃油從旋流器噴嘴供油口ⅱ噴出，形成主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油射流，主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油射流在旋流器ⅰ型葉片或者旋流器ⅱ型葉片出口的旋流氣流作用下破碎霧化，與旋流氣流摻混形成均勻的油氣混合物，進(jìn)入燃燒室燃燒；保證在小流量狀態(tài)下，燃燒室也能夠處于較理想的工作狀態(tài)，減少燃燒室出口熱斑的形成和污染物的生成，提高燃燒室的穩(wěn)定性。

22、進(jìn)一步地，所述的旋流器撥桿通過活塞連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、連桿驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)或者齒輪驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行撥動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋流器撥桿在旋轉(zhuǎn)角度ⅰ~旋轉(zhuǎn)角度ⅱ之間的往復(fù)周向運(yùn)動(dòng)。

23、本發(fā)明的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴根據(jù)燃油的流量以及來流的條件，通過控制撥桿的周向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)噴注孔的周向運(yùn)動(dòng)，切換燃油噴注孔的噴注位置，改變?nèi)加蛧娮⒔孛娲笮?，調(diào)控噴注射流的強(qiáng)度，進(jìn)行燃油流量和空氣來流強(qiáng)度的匹配，保證燃油射流的霧化效果，達(dá)到不同工況下主燃級(jí)燃油霧化蒸發(fā)摻混均勻目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)燃燒室主燃級(jí)燃油高效燃燒。

24、本發(fā)明的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室主燃級(jí)燃油噴嘴的燃油控制方法，實(shí)現(xiàn)不同工況下的燃油高效噴注，保證燃燒室燃燒效率及燃燒穩(wěn)定性，控制主燃區(qū)燃燒溫度，降低燃燒室污染物排放。