CN110822479B - 一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空动力技术领域，公开了一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，包括环管、进油管、转接座、喷油杆，其中，环管的内外侧均设有大喷油杆、小喷油杆。大喷油杆包括喷油杆内壁和喷油杆外壁，喷油杆内壁、喷油杆外壁与转接座连接，喷油杆内壁内侧固定设有凸台，凸台上侧设有挡块，挡块上处于压缩的弹簧，挡块环侧的喷油杆内壁上设有连通喷油杆外壁的过油孔，喷油杆外壁的外环侧设有与喷油杆内壁外侧连通的第二喷油嘴。本发明解决了现有发动机加力燃烧室、控制系统、油路系统的复杂度高及联合匹配工作调试难的问题，实现喷油装置在高调节比条件下可靠工作，加力燃烧室实现在宽流量范围内高效、稳定燃烧。

Description

一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置

技术领域

本发明涉及航空动力技术领域，具体应用于小型涡喷发动机加力燃烧室，特别涉及一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置。

背景技术

带有加力燃烧室航空发动机，其推力范围跨度加大，推力越大，加力燃烧室的油路系统越复杂。目前，推力等级最小的航空发动机，其加力燃烧室也有三条油路：起动油路、小加力和中间加力状态使用的第一油路、以及全加力状态使用的第二油路，起动油路仅在开加力过程中使用。这些油路匹配复杂的控制时序，在不同阶段开启使用。随着发动机推力提升，燃油系统更为复杂，多则近10条油路，带来控制系统、结构设计的复杂度、系统调试难度提升。

随着高速涡轮发动机研制的深入，部分加力燃烧室需要双模态工作，意味着燃油装置要实现高燃油流量调节比、且燃油流量跟随发动机工况变化而变化，油路系统更为复杂。

当加力燃烧室的燃油流量调节范围较宽时，若采用传统分区设计理念，会增加供油系统、控制系统复杂性及整机重量才能满足加力点火特性、燃烧效率等需求。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，解决了现有发动机加力燃烧室、控制系统、油路系统的复杂度高及联合匹配工作调试难的问题，实现喷油装置在高调节比条件下可靠工作，加力燃烧室实现在宽流量范围内高效、稳定燃烧。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，包括环管以及环管上连接的进油管，环管的内外侧绕其圆周方向均设有多个呈管状的大喷油杆、小喷油杆，小喷油杆远离环管的一端面密封且设有第一喷油嘴，大喷油杆包括相邻间隔设置的喷油杆内壁和喷油杆外壁，喷油杆内壁、喷油杆外壁远离环管的一端面密封，且喷油杆内壁与环管内腔连通，喷油杆外壁与环管外侧连接，喷油杆内壁内侧固定设有凸台，凸台上侧设有挡块，挡块上设有处于压缩的弹簧，挡块环侧的喷油杆内壁上设有连通喷油杆外壁内壁的过油孔，喷油杆外壁的外环侧设有与喷油杆内壁外侧连通的第二喷油嘴。

本发明的原理：在小工况下，燃油压力P较低，燃油流入进油管，经环管进入小喷油杆流入加力燃烧室，但此时挡块受到压力与弹簧弹力平衡，挡块堵住过油孔，燃油无法流入喷油杆内壁、喷油杆内壁之间的通道，即大喷油杆不供油，随着加力工况变化，供油压力P提升、燃油流量Q增加，挡块所受压力大于弹簧弹力，挡块压缩弹簧，少量燃油经过油孔流入喷油杆内壁、喷油杆外壁之间的腔道，从第二喷油嘴流出，进入加力燃烧室内；供油压力P进一步提高、燃油流量Q进一步增加，挡块继续压缩弹簧运动，过油孔全部漏出，大量的燃油通过过油孔流入喷油杆内壁、喷油杆外壁之间的腔道，通过第二喷油嘴流入加力燃烧室，环管内外侧大喷油杆、小喷油杆的设计，在燃油压力P逐渐大时，小喷油杆的独立工作到小喷油杆和大喷油杆的同时工作，解决了现有燃油流量增大时，油路复杂的特点。

本发明的技术效果：通过本发明在加力燃烧室喷油杆的应用能较好地降低燃油控制系统复杂度，不用采用分区以及多油路设计，降低了系统复杂度，不同飞行工况下，燃油流量可以大范围调节，且从不同的喷油杆嘴流出的燃油雾化效果较好，并且在加力燃烧室内燃气混合物分布均匀，提高了燃烧效率，缩短了加力燃烧室长度，本发明解决了现有发动机加力燃烧室、控制系统、油路系统的复杂度高及联合匹配工作调试难的问题，实现喷油装置在高调节比条件下可靠工作，加力燃烧室实现在宽流量范围内高效、稳定燃烧。

作为一种优选的方式，环管的内外侧绕其圆周方向均匀间隔设有多个大喷油杆，相邻大喷油杆之间均设有小喷油杆。

作为一种优选的方式，大喷油杆、小喷油杆与环管均通过管状的转接座连接。

作为一种优选的方式，大喷油杆的喷油杆内壁与转接座内腔连通，大喷油杆的喷油杆外壁与转接座外侧连接。

作为一种优选的方式，环管与转接座、转接座与大喷油杆和小喷油杆、环管与进油管之间的端面均设有倒角。

作为一种优选的方式，凸台与挡块之间采用胶圈密封。

作为一种优选的方式，第二喷油嘴设置在过油孔的上方，喷油杆外壁的第二喷油嘴、喷油杆内壁的过油孔沿周向均布。

作为一种优选的方式，喷油杆内壁的过油孔总面积大于喷油杆外壁的第二喷油嘴总面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明解决了现有发动机加力燃烧室、控制系统、油路系统的复杂度高及联合匹配工作调试难的问题，实现喷油装置在高调节比条件下可靠工作，加力燃烧室实现在宽流量范围内高效、稳定燃烧。

(2)本发明通过环管的内外侧绕其圆周方向均匀间隔设有多个大喷油杆，相邻大喷油杆之间均设有小喷油杆。大喷油杆与小喷油杆的交替间隔设置。

(3)本发明通过大喷油杆、小喷油杆与环管均通过管状的转接座连接。转换座呈管状，与环管通过焊接方式连接，转换座与环管内腔连通，避免了大喷油杆、小喷油杆与环管的安装连接一致性差的问题。

(4)本发明通过大喷油杆的喷油杆内壁与转接座内腔连通，大喷油杆的喷油杆外壁与转接座外侧连接。转换座的内腔与喷油杆内壁内侧连通，且同时对喷油杆内壁与喷油杆外壁之间的腔道起堵塞作用。

(5)本发明通过环管与转接座、转接座与大喷油杆、小喷油杆、环管与进油管之间的端面均设有倒角。有零件端面有倒角设计，便于装配。

(6)本发明通过凸台与挡块之间采用胶圈密封。凸台上设置圈槽，凸台与挡块之间配置胶圈，这些限位及密封设计，可有效控制燃油流量喷射位置、喷射流量的一致性。

(7)本发明通过第二喷油嘴设置在过油孔的上方，大喷油杆外壁的喷油嘴、大喷油杆内壁的过油孔沿周向均布。当燃油流量过大时，喷油杆内壁过油孔和喷油杆外壁的第二喷油嘴可设计成多排结构。

(8)本发明通过喷油杆内壁的过油孔总面积大于喷油杆外壁的第二喷油嘴总面积。使得喷油装置实现在更高燃油调节比下可靠工作。

附图说明

图1为是本发明供油装置的结构示意图；

图2是本发明的小喷油杆的结构示意图；

图3是本发明的大喷油杆的结构安装图(不工作状态)；

图4是本发明的大喷油杆的结构安装图(中间工作状态)；

图5是本发明的大喷油杆的结构安装图(最大工作状态)；

图6是本发明的大喷油杆的安装图(多排孔结构)；

图中的标记为：1-进油管、2-环管、3-转接座、41-挡块、42-喷油杆内壁、43-喷油杆外壁、44-弹簧、45-胶圈、421-过油孔、431-第二喷油嘴、432-第一喷油嘴、4a-大喷油杆、4b-小喷油杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1：

参见图1～6，一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，包括环管2以及环管2上连接的进油管1，环管2的内外侧绕其圆周方向均设有多个呈管状的大喷油杆4a、小喷油杆4b，小喷油杆4b远离环管2的一端面密封且设有第一喷油嘴432，大喷油杆4a包括相邻间隔设置的喷油杆内壁42和喷油杆外壁43，喷油杆内壁42、喷油杆外壁43远离环管2的一端面密封，且喷油杆内壁42与环管2内腔连通，喷油杆外壁43与环管2外侧连接，喷油杆内壁42内侧固定设有凸台，凸台上侧设有挡块41，挡块41上设有处于压缩的弹簧44，挡块41环侧的喷油杆内壁42上设有连通喷油杆外壁43内壁的过油孔421，喷油杆外壁43的外环侧设有与喷油杆内壁42外侧连通的第二喷油嘴431。

本发明的原理：在小工况下，燃油压力P较低，燃油流入进油管1，经环管2进入小喷油杆4b流入加力燃烧室，但此时挡块41受到压力与弹簧44弹力平衡，挡块41堵住过油孔421，燃油无法流入喷油杆内壁42、喷油杆内壁42之间的通道，即大喷油杆不供油，随着加力工况变化，供油压力P提升、燃油流量Q增加，挡块41所受压力大于弹簧44弹力，挡块41压缩弹簧44，少量燃油经过油孔421流入喷油杆内壁42、喷油杆外壁43之间的腔道，从第二喷油嘴流出，进入加力燃烧室内，供油压力P进一步提高、燃油流量Q进一步增加，挡块41继续压缩弹簧44运动，过油孔421全部漏出，大量的燃油通过过油孔421流入喷油杆内壁42、喷油杆外壁43之间的腔道，通过第二喷油嘴流入加力燃烧室。环管2内外侧大喷油杆4a、小喷油杆4b的设计，在燃油压力P逐渐大时，小喷油杆4b的独立工作到小喷油杆4b和大喷油杆4a的同时工作，解决了现有燃油流量增大时，油路复杂的特点。

实施例2：

本实施例是在是在实施1的基础上作进一步优化，具体是：

环管2的内外侧绕其圆周方向均匀间隔设有多个大喷油杆4a，相邻大喷油杆4a之间均设有小喷油杆4b。大喷油杆4a与小喷油杆4b的交替间隔设置。

作为一种优选的方式，大喷油杆4a、小喷油杆4b与环管2均通过管状的转接座3连接。转换座呈管状，与环管2通过焊接方式连接，转换座与环管2内腔连通，避免了大喷油杆4a、小喷油杆4b与环管2的安装连接一致性差的问题。

作为一种优选的方式，大喷油杆4a的喷油杆内壁42与转接座3内腔连通，大喷油杆4a的喷油杆外壁43与转接座3外侧连接。转换座的内腔与喷油杆内壁42内侧连通，且同时对喷油杆内壁42与喷油杆外壁43之间的腔道起堵塞作用。

作为一种优选的方式，环管2与转接座3、转接座3与大喷油杆4a和小喷油杆4b、环管2与进油管1之间的端面均设有倒角。有零件端面有倒角设计，便于装配。

作为一种优选的方式，凸台与挡块41之间采用胶圈45密封。凸台上设置圈槽，凸台与挡块41之间配置胶圈45，这些限位及密封设计，可有效控制燃油流量喷射位置、喷射流量的一致性。

作为一种优选的方式，第二喷油嘴431设置在过油孔421的上方，喷油杆外壁43的喷油嘴、喷油杆内壁42的过油孔421沿周向均布。当燃油流量过大时，喷油杆内壁42过油孔421和喷油杆外壁43的第二喷油嘴431可设计成多排结构。

作为一种优选的方式，喷油杆内壁42的过油孔421总面积大于喷油杆外壁43的第二喷油嘴431总面积。使得喷油装置实现在更高燃油调节比下可靠工作。

本实施例的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述本发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，包括环管(2)以及环管(2)上连接的进油管(1)，其特征在于，所述环管(2)的内外侧绕其圆周方向均设有多个呈管状的大喷油杆(4a)、小喷油杆(4b)，所述小喷油杆(4b)远离环管(2)的一端面密封且设有第一喷油嘴(432)，所述大喷油杆(4a)包括相邻间隔设置的喷油杆内壁(42)和喷油杆外壁(43)，所述喷油杆内壁(42)、喷油杆外壁(43)远离环管(2)的一端面密封，且喷油杆内壁(42)与环管(2)内腔连通，喷油杆外壁(43)与环管(2)外侧连接，所述喷油杆内壁(42)内侧固定设有凸台，所述凸台上侧设有挡块(41)，所述挡块(41)上设有处于压缩的弹簧(44)，所述挡块(41)环侧的喷油杆内壁(42)上设有连通喷油杆外壁(43)内侧的过油孔(421)，所述喷油杆外壁(43)的外环侧设有与喷油杆内壁(42)外侧连通的第二喷油嘴(431)。

2.根据权利要求1所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述环管(2)的内外侧绕其圆周方向均匀间隔设有多个大喷油杆(4a)，相邻所述大喷油杆(4a)之间均设有小喷油杆(4b)。

3.根据权利要求2所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述大喷油杆(4a)、小喷油杆(4b)与环管(2)均通过管状的转接座(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述大喷油杆(4a)的喷油杆内壁(42)与转接座(3)内腔连通，大喷油杆(4a)的喷油杆外壁(43)与转接座(3)外侧连接。

5.根据权利要求4所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述环管(2)与转接座(3)、转接座(3)与大喷油杆(4a)和小喷油杆(4b)、环管(2)与进油管(1)之间的端面均设有倒角。

6.根据权利要求1所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述凸台与挡块(41)之间采用胶圈(45)密封。

7.根据权利要求1所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述第二喷油嘴(431)设置在过油孔(421)的上方，所述喷油杆外壁(43)的第二喷油嘴(431)、喷油杆内壁(42)的过油孔(421)沿周向均布。

8.根据权利要求7所述的一种高燃油调节比的加力燃烧室喷油装置，其特征在于，所述喷油杆内壁(42)的过油孔(421)总面积大于喷油杆外壁(43)的第二喷油嘴(431)总面积。

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