CN109373350B - 一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，激光切割后石英管嵌套在喷嘴油路出口，管端面采用精密磨削完成，通过过渡配合实现径向定位，并通过旋流芯完成轴向定位，旋流芯含有精密磨削的内锥面和旋流槽，与石英管内孔形成光滑连贯的内流道。本发明相比普通喷嘴设计，能够利用石英管的光滑内表面降低供油系统的流阻，利用石英玻璃管成形的内外径高一致特性来确保喷口内径及喷口锐边的一致性，实现喷嘴雾化特性的高一致性。

Description

一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构

技术领域

本发明涉及一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，属于航空发动机技术领域。

背景技术

航空发动机喷嘴是燃烧室热端部件之一，对于燃烧室性能稳定具有重要意义。喷嘴的雾化特性包括流量一致性、雾化锥角一致性和雾化不均匀度的一致性，而喷嘴的喷口是喷嘴的关键特征之一，该结构对于喷嘴的雾化特性一致性具有极为重要的影响，需要采用特殊的工艺及材料来实现其结构尺寸的高度一致性。

传统的喷嘴喷孔加工是通过机械加工的方法形成的，存在以下缺陷：采用的是镗孔、钻孔或电火花成形的方式形成的，镗孔和钻孔受刀具、设备及环境的影响较大，所成形的孔尺寸稳定性无法保证，且孔口存在微观倒角，无法保证锐边要求；采用电火花加工后存在重融层问题，不能保证孔的加工精度及长期工作的一致性。因此需要一种全新喷嘴喷孔设计及加工方式，来保证喷嘴喷孔加工的尺寸一致性和稳定性。在该领域中已存在的一些专利如下：中国南方航工业(集团)有限公司的CN202253629U专利涉及一种燃油雾化喷嘴，该喷嘴属于典型的离心雾化喷嘴，喷口的加工精度及一致性对于喷嘴的雾化性能(流量、雾化锥角及雾化不均匀度)一致性具有极为重要的影响，而传统机械加工精度较差，无法实现高一致性的目标；贵州航空发动机研究所的CN202350096U专利涉及一种双油路燃油喷嘴，该喷嘴同样属于典型的离心雾化喷嘴，也同样面临一致性较差的问题。因此必须对现有的喷嘴及喷孔结构进行改进设计或重新设计。

发明内容

为解决传统喷嘴设计中存在的问题，提高喷孔尺寸和喷嘴性能一致性，本发明将石英管嵌套结构用于航空发动机喷嘴中，通过将激光切割和精密磨削端面后的石英管嵌套在喷嘴油路出口，通过过渡配合实现径向定位、通过旋流芯完成轴向定位，确保喷孔的形状和位置实现高度一致性；旋流芯含有精密磨削的内锥面，与石英管内孔形成光滑连贯的内流道，避免由于流道突变造成性能发生变化。

本发明的目的是这样实现的：

石英管热拉成形，其内部的直径一致性较好，且内表面光滑均匀。该用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构包括喷嘴外壳、石英管、旋流芯、进油口四部分组成。石英管通过激光切割而成，并通过与喷嘴外壳内孔的过渡配合实现径向定位，通过旋流芯完成石英管的轴向定位，旋流芯内含有精密磨削的内锥面和旋流槽，与石英管内孔形成光滑连贯的内流道。燃油通过进油口进入喷嘴，通过小孔流入旋流芯的环形槽中，再通过旋流芯切向进油孔进入内部旋流槽，发生高速旋流，并通过精密加工的内锥进入石英管中，在石英管中高速旋流，并在出口处发生离心雾化。由于石英管的加工精度及一致性很高，且出口处的边缘倒角很小，可以最大限度避免常规喷嘴加工后的不一致性问题，保证喷嘴雾化性能的一致性。

本发明的有益效果是：

1，能够利用石英管的光滑内表面降低供油系统的流阻，使得液体燃料能够得到很好的雾化效果，提高燃烧效率。

2，能够利用石英玻璃管成形的内外径高一致特性来确保喷口内径及喷口锐边的一致性，从而实现喷嘴雾化特性的高一致性。

附图说明

图1用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构剖面图；

图2用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构剖切位置示意图；

图3用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构A-A剖切图；

图4用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构B-B剖切图；

图5用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构整体示意图；

图6用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构立体剖切示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

图1所示，一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，该结构包括喷嘴外壳1，石英管2，旋流芯3和进油口4。石英管2通过激光切割而成，并通过与喷嘴外壳1内孔的过渡配合实现径向定位，通过旋流芯3完成石英管2的轴向定位，旋流芯3内含有精密磨削加工的内锥面和旋流槽，旋流芯3与石英管2内孔形成光滑连贯的内流道。燃油通过进油口4进入喷嘴，通过小孔流入旋流芯3的环形槽中，在通过旋流芯3切向进油孔进入内部旋流槽，发生高速旋流，并通过精密加工的内锥进入石英管2中，在石英管2中高速旋流，并在出口处发生离心雾化。由于石英管2的加工精度为一致性结构，且出口处的边缘倒角小，最大限度避免常规喷嘴加工后的不一致性问题，保证喷嘴雾化性能的一致性。

图2、图3所示为用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构A-A剖切图，旋流芯3的外部环槽和喷嘴外壳1内表面形成内部缝隙，便于燃油从缝隙中流入，并通过切向槽进入旋流芯3中心的旋流室内，给雾化燃油提供初始切向动量，便于燃油液膜在喷口处的高效雾化。

图2、图4所示为用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构B-B剖切图，进油口4的外部环槽和喷嘴外壳1内表面形成内部燃油通道，来自发动机供应的燃油通过中心流入，并通过图4中所示两个管道流入进油口4和喷嘴外壳1所形成的环道，最终通过图3所示的旋流芯3的外部环槽和喷嘴外壳1内表面形成内部缝隙进入旋流芯3中心的旋流室内。

图5所示为用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构整体示意图，图6为其立体剖切示意图，图6中箭头所示为燃油流动的方向，燃油从进油口4进入，通过进油口4的进油孔进入与喷嘴外壳1所形成的环腔，并通过旋流芯3的切向孔进入其内部，最终流入石英管2，从管口流出，形成喷嘴燃油液雾，实现在燃烧室内的高效燃烧。

Claims (3)

1.一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，其特征在于：包括喷嘴外壳(1)、石英管(2)、旋流芯(3)和进油口(4)；石英管(2)通过激光切割而成，并通过与喷嘴外壳(1)内孔的过渡配合实现径向定位，通过旋流芯(3)完成石英管(2)的轴向定位，旋流芯(3)内含有精密磨削加工的内锥面和旋流槽，旋流芯(3)与石英管(2)内孔形成光滑连贯的内流道；燃油通过进油口(4)进入喷嘴，通过小孔流入旋流芯(3)的环形槽中，再通过旋流芯(3)切向进油孔进入内部旋流槽，发生高速旋流，并通过精密加工的内锥面进入石英管(2)中，在石英管(2)中高速旋流，并在出口处发生离心雾化，形成喷嘴燃油液雾，实现在燃烧室内的燃烧；石英管(2)为一致性结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，其特征在于：旋流芯(3)的外部环槽和喷嘴外壳(1)内表面形成内部缝隙，便于燃油从缝隙中流入，并通过切向槽进入旋流芯(3)中心的旋流室内，给雾化燃油提供初始切向动量，便于燃油液膜在喷口处的雾化。

3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机喷嘴的石英管嵌套结构，其特征在于：进油口(4)的外部环槽和喷嘴外壳(1)内表面形成内部燃油通道，来自发动机供应的燃油通过中心流入，并通过两个管道流入进油口(4)和喷嘴外壳(1)所形成的环腔，最终通过旋流芯(3)的外部环槽和喷嘴外壳(1)内表面形成内部缝隙进入旋流芯(3)中心的旋流室内。

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