CN114517920B - 喷射装置、燃烧室头部、燃烧室和航空发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种喷射装置、燃烧室头部、燃烧室和航空发动机。本发明的喷射装置，包括：基体；和喷头装置，设置于基体上，并包括至少两个第一喷头单元，至少两个第一喷头单元沿着基体的径向间隔布置，第一喷头单元具有喷油孔和喷气孔，沿着由基体的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元的喷油孔的总通流面积依次减小，且第一喷头单元的喷气孔的总通流面积依次减小。基于此，可以降低污染物，特别是氮氧化物的生成和排放。

Description

喷射装置、燃烧室头部、燃烧室和航空发动机

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种喷射装置、燃烧室头部、燃烧室和航空发动机。

背景技术

航空发动机，特别是民用航空发动机对污染物排放有明确规定，如国际民航组织ICAO(International Civil Aviation Organization)制订了民用航空发动机的污染物排放标准，其中又以氮氧化物的要求最为严格。

燃烧室是产生航空发动机污染物的主要部分，燃烧室的污染物生成对整机的污染物排放性能有重要影响，因此，研制低污染物排放的燃烧室，具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：降低燃烧室的污染物的生成和排放。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种喷射装置，其包括：

基体；和

喷头装置，设置于基体上，并包括至少两个第一喷头单元，至少两个第一喷头单元沿着基体的径向间隔布置，第一喷头单元具有喷油孔和喷气孔，沿着由基体的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元的喷油孔的总通流面积依次减小，且第一喷头单元的喷气孔的总通流面积依次减小。

在一些实施例中，沿着由基体的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元的喷油孔的数量和/或直径依次减小，且第一喷头单元的喷气孔的数量和/或直径依次减小。

在一些实施例中，喷头装置包括三个第一喷头单元。

在一些实施例中，第一喷头单元包括至少两个第一喷头，至少两个第一喷头沿着基体的周向间隔布置。

在一些实施例中，第一喷头为直喷式喷头。

在一些实施例中，喷头装置还包括第二喷头单元，第二喷头单元设置于至少两个第一喷头单元的中心。

在一些实施例中，第二喷头单元包括第二喷头。

在一些实施例中，第二喷头为离心式喷头。

在一些实施例中，喷射装置还包括燃油分配体，燃油分配体上设有第一油道，第一油道与至少两个第一喷头单元连通，用于引导燃油流入各第一喷头单元。

在一些实施例中，第一油道呈环形。

在一些实施例中，燃油分配体上还设有第二油道，第二油道与喷头装置的第二喷头单元连通，用于引导燃油流入第二喷头单元。

在一些实施例中，燃油分配体与喷头装置焊接。

本发明第二方面提供一种燃烧室头部，其包括至少两个本发明的喷射装置，这至少两个喷射装置沿着基体的周向布置并彼此连接。

本发明第三方面提供一种燃烧室，其包括本发明的燃烧室头部。

本发明第四方面提供一种航空发动机，其包括本发明的燃烧室。

由于沿着由基体的径向外侧至径向内侧的方向，不同第一喷头单元的喷油孔的总通流面积以及喷气孔的总通流面积均依次减小，便于使燃烧室同一环形截面内不同径向位置的油气比趋于一致，实现较均匀的燃烧温度分布，因此，有利于降低污染物，特别是氮氧化物的生成和排放。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一些实施例中航空发动机的半剖示意图。

图2为本发明一些实施例中燃烧室的部分立体图。

图3为图2中燃烧室头部的部分主视图。

图4为图3中喷射装置的立体图。

图5为图4的后视图。

图6为图5中基体的立体图。

图7为图5中燃油分配体的第一立体图。

图8为图5中燃油分配体的第二立体图。

图9为燃油经由燃油分配体流向各喷头的流路示意图。

图10为图5的A-A剖视图。

图11为图5的B-B剖视图。

图12为图10中外圈喷头单元的第一喷头的立体剖视图。

图13为图11中圈喷头单元的第一喷头的立体剖视图。

图14为图10中内圈喷头单元的第一喷头的立体剖视图。

图15为图10中第二喷头的立体剖视图。

图中：

100、航空发动机；10、风扇；20、低压压气机；30、高压压气机；40、燃烧室；50、高压涡轮；60、低压涡轮；70、风扇机匣；

40a、扩压器；40b、燃烧室外机匣；40c、燃烧室内机匣；40d、外火焰筒；40e、内火焰筒；40g、燃烧室头部；40h、燃烧室机匣；40i、火焰筒；40j、喷射装置；40k、安装件；

1、基体；12、外圈；13、中圈；14、内圈；15、容置孔；

2、喷头装置；21、第一喷头单元；211、第一喷头；21a、外圈喷头单元；21b、中圈喷头单元；21c、内圈喷头单元；22、第二喷头单元；221、第二喷头；23、燃油分配体；231、第一油道；232、第二油道；233、分支流道；24、供油装置；241、第一油管；242、第二油管；2a、喷油孔；2b、喷气孔；2c、喷嘴；

3、主燃级燃油；31、第一股主然级燃油；32、第二股主然级燃油；33、外圈进油；34、中圈进油；35、内圈进油；

4、预燃级燃油；41、预燃级进油；

51、外圈燃油喷雾；52、中圈燃油喷雾；53、内圈燃油喷雾；54、预燃级燃油喷雾；

61、外圈空气旋流；62、中圈空气旋流；63、内圈空气旋流；64、预燃级空气旋流。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了一些实施例中航空发动机100的结构。参照图1，一些实施例中，航空发动机100包括风扇10、低压压气机20、高压压气机30、燃烧室40、高压涡轮50、低压涡轮60和风扇机匣70。风扇10、低压压气机20、高压压气机30、燃烧室40、高压涡轮50和低压涡轮60沿着气流流经航空发动机100的方向依次布置。风扇机匣70罩设于风扇10外部。

工作时，空气依次流经风扇10、低压压气机20和高压压气机30后进入燃烧室40，经压气机压缩后的空气进入燃烧室40后，与喷入的燃料混合燃烧，生成高温高压的气体，之后再依次流经高压涡轮50和低压涡轮60，膨胀做功，推动涡轮带动压气机和外负荷一起旋转，将燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从低压涡轮60排出的废气排至大气中自然放热。

为了方便描述，基于气流流经航空发动机的方向定义“前”、“后”、“上游”和“下游”，其中，以气流流入的一侧为“前”和“上游”，并以气流流出的一侧为“后”和“下游”。气流流经航空发动机的方向整体上沿着航空发动机100的轴向。

其中，燃烧室40为航空发动机100的重要组成部分，供燃料在其中燃烧生成高温燃气。一些实施例中，燃烧室40为环形燃烧室。燃烧室40的周向、径向和轴向与航空发动机100的周向、径向和轴向一致。

图2示出了一些实施例中燃烧室40的结构。参照图2，一些实施例中，燃烧室40包括扩压器40a、燃烧室机匣40h、火焰筒40i和燃烧室头部40g。燃烧室机匣40h具有燃烧室外机匣40b和燃烧室内机匣40c。扩压器40a连接于燃烧室机匣40h的前端。火焰筒40i设置于燃烧室机匣40h内部，并具有外火焰筒40d和内火焰筒40e。燃烧室头部40g连接于火焰筒40i的前端。

工作时，经过压气机压缩后的高速气流在流经燃烧室40时，先流经扩压器40a减速扩压，之后分成两股，一股进入火焰筒40i与燃烧室机匣40h之间的环形通道，另一股经由燃烧室头部40g，进入火焰筒40i内参与燃烧。

其中，燃烧室头部40g是燃烧室40的重要组成部分，用于将燃料和空气喷入火焰筒40i内部参与燃烧。燃烧室头部40g的周向、径向和轴向与燃烧室40的周向、径向和轴向一致。

图3示出了一些实施例中燃烧室头部40g的结构。参照图3，一些实施例中，燃烧室头部40g包括至少两个喷射装置40j，这至少两个喷射装置40j沿着燃烧室头部40g的周向布置并彼此连接。喷射装置40j的具体数量可以根据燃烧室头部40g周向长度来设计。例如，一些实施例中，燃烧室头部40g包括10-20个喷射装置40j。具体地，如图3所示，一些实施例中，燃烧室头部40g共包括16个喷射装置40j(图3仅示出了其中的7个)，这16个喷射装置40j沿着燃烧室头部40g的周向布置并首尾连接。

一些实施例中，各喷射装置40j采用相同的结构，不仅结构较为简单，且可以实现燃烧室头部40g单元式的喷油组织与气动布局，便于实现不同周向位置的更均匀的火焰组织，以降低污染物的生成和排放。

图4-15进一步示出了一些实施例中喷射装置40j的结构。

参照图4-15，一些实施例中，喷射装置40j包括基体1和喷头装置2。

基体1为喷头装置2提供安装基础。为了方便喷头装置2的各喷头的安装，参照图6，基体1上设有容置孔15。容置孔15与喷头装置2的各喷头一一对应。基体1的周向、径向和轴向与燃烧室头部40g(或者说航空发动机100)的周向、径向和轴向一致。不同喷射装置40j的基体1彼此连接，实现不同喷射装置40j之间的连接。具体地，参照图4-6，并结合图3，一些实施例中，基体1为扇形板。所有基体1首尾连接后，形成环形的安装件40k。不同基体1之间，可以采用焊接等方式连接，或者也可以一体成型。

喷头装置2设置于基体1上，用于将燃料和空气喷入火焰筒40i中。喷头装置2可以焊接于基体1上。

接下来重点对喷头装置2的结构予以介绍。

参照图4-15，并结合图3，一些实施例中，喷头装置2包括至少两个第一喷头单元21，这至少两个第一喷头单元21沿着基体1的径向间隔布置。第一喷头单元21具有喷油孔2a和喷气孔2b。具体地，第一喷头单元21包括第一喷头211，喷油孔2a和喷气孔2b均设置于第一喷头211上。其中，喷油孔2a设置于第一喷头211的喷嘴2c上。更具体地，一些实施例中，第一喷头单元21包括至少两个第一喷头211。这至少两个第一喷头211沿着基体1的周向间隔布置。同一第一喷头单元21中的各第一喷头211，处于同一径向位置，即，在同一第一喷头单元21中，各第一喷头211的中心与基体1的中心之间的径向距离相等。

为了降低污染物的生成和排放，一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷油孔2a的总通流面积(即，第一喷头单元21中所有喷油孔2a的通流面积之和，也可以简称为总喷油面积)依次减小，且第一喷头单元21的喷气孔2b的总通流面积(即，第一喷头单元21中所有喷气孔2b的通流面积之和，也可以简称为总喷气面积)依次减小。换句话说，在同一喷头装置2的所有第一喷头单元21中，位于径向外侧的第一喷头单元21的总喷油面积大于位于径向内侧的第一喷头单元21的总喷油面积，并且，位于径向外侧的第一喷头单元21的总喷气面积大于位于径向内侧的第一喷头单元21的总喷气面积。

通过使沿着由径向外侧至径向内侧方向依次布置的各第一喷头单元21的总喷油面积依次减小，可以实现不同第一喷头单元21之间的燃油分配差异性，使燃油分布更适应不同径向位置对燃油的不同需求。由于越靠径向外侧，空间越大，所需的燃油越多，因此，将沿着由径向外侧至径向内侧方向依次布置的各第一喷头单元21设置为总喷油面积逐渐减小，使燃油分配量沿着由径向外侧至径向内侧的方向依次减少，可以适应由径向外侧至径向内侧方向所需燃油量逐渐减少的实际规律，便于使同一横截面不同径向位置处的燃油流速一致。

通过使沿着由径向外侧至径向内侧方向依次布置的各第一喷头单元21的总喷气面积依次减小，可以实现不同第一喷头单元21之间的空气分配差异性，使空气分布更适应不同径向位置对空气的不同需求。由于越靠径向外侧，空间越大，所需的空气越多，因此，将沿着由径向外侧至径向内侧方向依次布置的各第一喷头单元21设置为总喷气面积逐渐减小，使空气分配量沿着由径向外侧至径向内侧的方向依次减少，可以适应由径向外侧至径向内侧方向所需空气量逐渐减少的实际规律，便于使同一横截面不同径向位置处的空气流速一致，改善燃烧室40内空气流动的均匀。

并且，当沿着由径向外侧至径向内侧方向依次布置的各第一喷头单元21被设置为总喷油面积和总喷气面积均逐渐减小时，便于使燃烧室40整个环形流道截面内油气比(燃油量与空气量之比)趋于一致，实现较均匀的火焰组织，这有利于降低污染物，尤其是氮氧化物的生成和排放。同时，这种依靠第一喷头单元21总喷油面积和总喷气面积的差异化设计，来实现不同径向位置之间油气差异分配的方式，无需增加额外的结构，较为简单，使得可以以较简单的方式实现整个喷射装置40j的更合理的油气分配。

可见，通过对处于不同径向位置的第一喷头单元21的总喷气面积和总喷油面积进行差别化设计，使不同第一喷头单元21的总喷气面积和总喷油面积沿着径向由外至内地依次减小，可以以较简单的方式实现不同径向位置之间的差异化油气分配，使油气分布更适应不同径向位置的实际需求，这便于获得更加一致的油气比，可以有效降低污染物的生成和排放。

其中，可以采取多种手段，来使处于不同径向位置的第一喷头单元21的总喷油面积沿着由径向外侧至径向内侧的方向依次减小。例如，一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷油孔2a的数量依次减少。或者，另一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷油孔2a的直径依次减小。再或者，再一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷油孔2a的数量和直径均依次减小。可见，可以通过使由径向外侧至径向内侧依次排布的各第一喷头单元21的喷油孔2a的数量和/或直径依次减小，来实现由径向外侧至径向内侧依次排布的各第一喷头单元21的总喷油面积的依次减小。

而为了使处于不同径向位置的第一喷头单元21的总喷气面积沿着由径向外侧至径向内侧的方向依次减小，也可以采取多种手段。例如，一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷气孔2b的数量依次减少。或者，另一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷气孔2b的直径依次减小。再或者，再一些实施例中，沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向，第一喷头单元21的喷气孔2b的数量和直径均依次减小。可见，可以通过使由径向外侧至径向内侧依次排布的各第一喷头单元21的喷气孔2b的数量和/或直径依次减小，来实现由径向外侧至径向内侧依次排布的各第一喷头单元21的总喷气面积的依次减小。

此处仅以同一喷头装置2中第一喷头单元21的数量为3个，且喷油孔2a和喷气孔2b数量变化，实现总喷油面积和总喷气面积变化的情况为例进行说明。

参照图3-5，一些实施例中，喷头装置2包括三个第一喷头单元21，这三个第一喷头单元21沿着由基体1的径向外侧至径向内侧的方向依次间隔布置。具体地，这三个第一喷头单元21分别布置于基体1的外圈12、中圈13和内圈14上。外圈12、中圈13和内圈14为基体1的不同径向尺寸位置处。外圈12、中圈13和内圈14的径向尺寸依次减小。为了方便区分，这三个第一喷头单元21可以分别称为外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c。

继续参照图3-5，外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c均包括两个第一喷头211。外圈喷头单元21a的两个第一喷头211的中心均位于外圈12上，并沿周向彼此间隔。中圈喷头单元21b的两个第一喷头211的中心均位于中圈13上，并沿周向彼此间隔。内圈喷头单元21c的两个第一喷头211的中心均位于内圈14上，并沿周向彼此间隔。此时，喷头装置2包括6个第一喷头211，可以实现喷射装置40j的多点喷射燃油组织与气动布局。

图12-14示出了外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的第一喷头211的结构。参照图12-14，一些实施例中，各第一喷头211的结构基本相同。例如，一些实施例中，6个第一喷头211均为直喷式喷头。并且，各第一喷头211中喷油孔2a和喷气孔2b的直径分别相等。而各第一喷头211的不同之处主要在于，喷油孔2a和喷气孔2b的数量不同。

为了便于后续描述和区分，可以将外圈喷头单元21a的第一喷头211称为外圈喷头，将中圈喷头单元21b的第一喷头211称为中圈喷头，并将内圈喷头单元21c的第一喷头211称为内圈喷头。

由图12可知，外圈喷头上设有4个喷油孔2a。这4个喷油孔2a设置于外圈喷头的喷嘴2c上，并沿外圈喷头的喷嘴2c的周向均匀分布。由图13可知，中圈喷头上设有3个喷油孔2a。这3个喷油孔2a设置于中圈喷头的喷嘴2c上，并沿中圈喷头的喷嘴2c的周向均匀分布。由图14可知，内圈喷头上设有2个喷油孔2a。这2个喷油孔2a设置于内圈喷头的喷嘴2c上，并沿内圈喷头的喷嘴2c的周向均匀分布。同时，外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头上的喷油孔2a的直径均为0.5mm。可见，外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的喷油孔2a直径相同，但数量依次减少，这使得外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的总喷油面积依次减小。

同时，参照图12-14，在外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头上，均不仅设有沿着轴向位于喷嘴2c上游的喷气孔2b，并且还设有沿着轴向位于喷嘴2c下游的喷气孔2b。在同一第一喷头211中，沿着轴向位于喷嘴2c下游的喷气孔2b多于沿着轴向位于喷嘴2c上游的喷气孔2b，这有利于实现空气与燃油更充分地混合。

比较图12、图13和图14可知，外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的喷气孔2b的直径大致相等，喷气孔2b在各第一喷头211的其他轴向位置的分布密度也大致相同，只是喷气孔2b在外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的出口端面上的分布密度依次减小，即，喷气孔2b在外圈喷头的出口端面上的分布密度较大，喷气孔2b在中圈喷头的出口端面上的分布密度较小，喷气孔2b在内圈喷头的出口端面上的分布密度更小。这样，外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的喷气孔2b直径相同，但数量依次减少，使得外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的总喷气面积依次减小。

可见，通过依次减少外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的喷油孔2a和喷气孔2b的数量，可以使外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的总喷油面积和总喷气面积依次减小，适应不同径向位置之间的油气需求差异。

在上述各实施例中，除了包括第一喷头单元21，参照图3-5，喷头装置2可以还包括第二喷头单元22，第二喷头单元22设置于喷头装置2的所有第一喷头单元21的中心，负责燃烧室40的点火及火焰稳定。

参照图5，第二喷头单元22包括第二喷头221。并且，参照图15，第二喷头221上设有喷油孔2a和喷气孔2b，使得第二喷头单元22也具有喷油孔2a和喷气孔2b。

具体地，由图3-5可知，一些实施例中，第二喷头单元22仅包括一个第二喷头221，该第二喷头221设置于同一喷头装置2的所有第一喷头单元21的第一喷头211的中心，被各第一喷头221环绕。

更具体地，如图3-5所示，一些实施例中，第一喷头211的数量为6个，且第二喷头221的数量为1个，即，喷头装置2包括6个第一喷头211和1个第二喷头221。其中，两个第一喷头221布置于外圈12，并沿基体1的周向布置于第二喷头221的两侧，形成外圈喷头单元21a。两个第一喷头221布置于中圈13，并沿基体1的周向布置于第二喷头221的两侧，形成中圈喷头单元21b。剩余两个第一喷头221布置于内圈14，并沿基体1的周向布置于第二喷头221的两侧，形成内圈喷头单元21c。此时，6个第一喷头211布置为类似六边形的形状。第二喷头221布置于六边形的中心。喷头装置2共具有7个喷头，使得喷射装置40j形成7点喷射装置。这种7点喷射装置，可以基于较简单的结构，较有效地改善燃油散布，避免燃油雾化在局部集中形成燃烧后的局部高温现象。

在前述各实施例中，所有第一喷头单元21可以合称为主然级喷射装置。第二喷头单元22可以称为预燃级喷射装置。

其中，一些实施例中，各第一喷头211的进气量均大于第二喷头221的进气量。这样，与主燃级喷射装置相比，预燃级喷射装置的总进气量和总燃油量均比较少，即，预燃级喷射装置的总进气量和总燃油量占比较小。此时，预燃级喷射装置所产生的污染物占比也较小，这有利于降低燃烧室40整体的污染物排放。

预燃级喷射装置在燃烧室40的全工况范围内始终喷油，这使燃烧室头部40g下游中心始终存在高温燃烧区，有利于维持燃烧稳定性。其中，为了实现低工况下的良好雾化，参照图15，一些实施例中，预燃级喷射装置的喷头选用离心式喷头，即，第二喷头221为离心式喷头。与直喷式喷头不同，离心式喷头具有旋流芯(图15中未示出)。燃油由离心式喷头的喷嘴2c喷出后，并不像在直喷式喷头中一样，直喷至喷头外部，而是还要经过旋流芯的作用，形成旋流，之后才喷至喷头外部。因此，即使在低工况下，离心式喷头也可以实现较好的雾化效果。所以，第二喷头221采用离心式喷头结构时，更便于在点火等较低工况下进行充分地燃油雾化，以实现较稳定的燃烧。

主然级喷射装置在中高工况下才开启。一方面，低工况下，所需的油气较少，只需预燃级喷射装置工作即可满足要求，因此，主然级喷射装置可以不工作。另一方面，一些实施例中，主然级喷射装置的喷头，即第一喷头211为直喷式喷头，其燃油靠进口气流雾化。由于中高工况下，气流流速较高，因此，主然级喷射装置在中高工况下才启动工作，可以避免低工况下较低气流流速所造成的雾化效果较差的问题，实现较好的雾化效果，使油气混合更加均匀。并且，当主然级喷射装置在中高工况下开启时，预燃级喷射装置也在工作，预燃级喷射装置所维持的预燃级火焰，可以点燃主然级喷射装置所喷射的燃油，进一步提高燃烧稳定性。

可见，基于主然级喷射装置和预燃级喷射装置的配合，燃烧室40在宽工况范围内具有良好的燃烧稳定性和良好的雾化性能，这可以更好地控制燃烧室内火焰温度，使污染物生成更少，出口温度分布更加均匀。

其中，参照图10-15，在一些实施例中，喷气孔2b为斜切孔，即，喷气孔2b的轴线相对于喷嘴2c的轴线倾斜。这样，空气从喷气孔2b流出时形成空气旋流。具体地，如图10和图11所示，空气从外圈喷头的喷气孔2b流出时形成外圈空气旋流61；从中圈喷头的喷气孔2b流出时形成中圈空气旋流62；从内圈喷头的喷气孔2b流出时形成内圈空气旋流63；从第二喷头221的喷气孔2b流出时形成预燃级空气旋流64。

另外，为了实现对喷头装置2的燃油供应和分配，参照图4-5以及图7-9，一些实施例中，喷射装置40j还包括供油装置24和燃油分配体23。供油装置24通过燃油分配体23与喷头装置2连通，使得燃油能够经由供油装置24和燃油喷配体23流至喷头装置2的各喷头中，实现燃油的供应和分配过程。

其中，如图4和图9所示，一些实施例中，供油装置24包括第一油管241和第二油管242。第一油管241通过燃油分配体23与各第一喷头单元21连通，使燃油能够流至第一喷头单元21中，实现对主然级喷射装置的供油。第二油管242通过燃油分配体23与第二喷头单元22连通，使燃油能够流至第二喷头单元22中，实现对预燃级喷射装置的供油。

燃油分配体23连通供油装置24与喷头装置2，用于引导燃油由供油装置24流向喷头装置2，并实现燃油在喷头装置2中的燃油分配。一些实施例中，燃油分配体23与喷头装置2焊接，例如，燃油分配体23与各第一喷头211和第二喷头221均焊接，简单牢固，且燃油分配体23可以具有较小的厚度，有利于减重。一些实施例中，燃油分配体23被构造为盘形件，此时的燃油分配体23也可以称为配油盘。

为了实现对各第一喷头单元2的燃油供应和分配，参照图7-9，一些实施例中，燃油分配体23上设有第一油道231，第一油道231与喷头装置2的各第一喷头单元21连通，用于引导燃油流入各第一喷头单元21。

具体地，如图8-9所示，在一些实施例中，第一油道231呈环形。环形的第一油道231，尤其适用于各第一喷头单元21包括至少两个第一喷头211的情况。此时的第一油道231，可以通过多个分支流道233与各第一喷头211连通。

以喷头装置2包括三个第一喷头单元21，且各第一喷头单元21均包括两个第一喷头211的情况为例，此时，参照图8，环形的第一油道231与第一油管241连通，并通过6个分支流道233与6个第一喷头211连通。工作时，参照图9，主然级燃油3经由第一油管241进入第一油道231，并在进入第一油道231后分成第一股主然级燃油31和第二股主然级燃油32左右两股，其中第一股主然级燃油31在沿着第一油道231的左半圈流动的过程中，经由与左半圈连通的三个分支流道233流入左侧的三个第一喷头211中，第二股主然级燃油32在沿着第一油道231的右半圈流动的过程中，经由与右半圈连通的三个分支流道233流入右侧的三个第一喷头211中，实现对外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的燃油供应和分配。在图9中，将进入外圈喷头单元21a、中圈喷头单元21b和内圈喷头单元21c的燃油分别标示为外圈进油33、中圈进油34和内圈进油35。外圈进油33、中圈进油34和内圈进油35进入外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头后，经由外圈喷头、中圈喷头和内圈喷头的喷油孔2a喷出，形成如图10和图11所示的外圈燃油喷雾51、中圈燃油喷雾52和内圈燃油喷雾53。

为了实现对第二喷头单元22的燃油供应和分配，参照图8-9，在一些实施例中，燃油分配体23上设有第二油道232，第二油道232与第二喷头单元22连通，用于引导燃油流入第二喷头单元22。

具体地，如图8和图9所示，一些实施例中，第二油道232连通第二油管242和第二喷头221。工作时，预燃级燃油4经由第二油管242进入第二油道232，随后进入第二喷头221中，形成预燃级进油41。预燃级进油41进入第二喷头221中后，经由第二喷头221的喷油孔2a喷出，形成如图10所示的预燃级燃油喷雾54。

并且，如图8所示，第二油道232设置于环形第一油道231的内侧。这样，第二油道232和第一油道231之间的布局关系与第二喷头单元22和各第一喷头单元21的之间的布局关系一致，能够基于更短的油路，实现燃油在第二喷头单元22和各第一喷头单元21之间的分配，提高供油效率。

可见，基于各圈喷油孔2a及喷气孔2b的总通流面积差异和燃油分配体23的配合，可以以较简单的气动和燃油分配结构实现从多个位置向燃烧区喷射油气，有效简化多点喷射导致的油气分配复杂性，使各圈油气比趋于一致，提升燃烧室头部40g下游的空气流动均匀性和油气混合均匀性，以满足燃烧过程的低污染排放和燃烧稳定要求。

本发明所提供的航空发动机100、燃烧室40、燃烧室头部40g和喷射装置40j，可以采用贫油燃烧技术。工作时，喷射装置40j可在贫油条件下从多个位置向燃烧区喷射燃油，以满足低污染排放的贫油均匀燃烧需求。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种喷射装置(40j)，其特征在于，包括：

基体(1)；和

喷头装置(2)，设置于所述基体(1)上，并包括至少两个第一喷头单元(21)，所述至少两个第一喷头单元(21)沿着所述基体(1)的径向间隔布置，所述第一喷头单元(21)具有喷油孔(2a)和喷气孔(2b)，所述第一喷头单元(21)包括第一喷头(211)，所述喷油孔(2a)和所述喷气孔(2b)均设置于所述第一喷头(211)上，沿着由所述基体(1)的径向外侧至径向内侧的方向，所述第一喷头单元(21)的第一喷头(211)的喷油孔(2a)的数量和/或直径依次减小，使得所述第一喷头单元(21)的喷油孔(2a)的总通流面积依次减小，且所述第一喷头单元(21)的第一喷头(211)的喷气孔(2b)的数量和/或直径依次减小，使得所述第一喷头单元(21)的喷气孔(2b)的总通流面积依次减小。

2.根据权利要求1所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述喷头装置(2)包括三个所述第一喷头单元(21)。

3.根据权利要求1所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述第一喷头单元(21)包括至少两个第一喷头(211)，所述至少两个第一喷头(211)沿着所述基体(1)的周向间隔布置。

4.根据权利要求3所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述第一喷头(211)为直喷式喷头。

5.根据权利要求1所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述喷头装置(2)还包括第二喷头单元(22)，所述第二喷头单元(22)设置于所述至少两个第一喷头单元(21)的中心。

6.根据权利要求5所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述第二喷头单元(22)包括第二喷头(221)。

7.根据权利要求6所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述第二喷头(221)为离心式喷头。

8.根据权利要求1-7任一所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述喷射装置(40j)还包括燃油分配体(23)，所述燃油分配体(23)上设有第一油道(231)，所述第一油道(231)与所述至少两个第一喷头单元(21)连通，用于引导燃油流入各所述第一喷头单元(21)。

9.根据权利要求8所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述第一油道(231)呈环形。

10.根据权利要求8所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述燃油分配体(23)上还设有第二油道(232)，所述第二油道(232)与所述喷头装置(2)的第二喷头单元(22)连通，用于引导燃油流入所述第二喷头单元(22)，所述第二喷头单元(22)设置于所述至少两个第一喷头单元(21)的中心。

11.根据权利要求8所述的喷射装置(40j)，其特征在于，所述燃油分配体(23)与所述喷头装置(2)焊接。

12.一种燃烧室头部(40g)，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-11任一所述的喷射装置(40j)，所述至少两个喷射装置(40j)沿着所述基体(1)的周向布置并彼此连接。

13.一种燃烧室(40)，其特征在于，包括如权利要求12所述的燃烧室头部(40g)。

14.一种航空发动机(100)，其特征在于，包括如权利要求13所述的燃烧室(40)。