CN116293797A - 具有燃料喷射器的燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种涡轮发动机，具有串行流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。涡轮发动机进一步具有燃烧器，该燃烧器设置在燃烧区段内，限定燃烧室，并具有至少一个燃料喷射器。燃料喷射器具有燃料管道、第一组燃料孔口和限流器，限流器位于燃料管道内并具有第二组燃料孔口。

Description

具有燃料喷射器的燃烧器

技术领域

本公开大体上涉及用于涡轮发动机的燃烧器，具体涉及用于燃烧器的燃料喷射器。

背景技术

燃气涡轮发动机包括涡轮，该涡轮通过发动机的燃烧器内的可燃燃料的燃烧而被驱动。涡轮发动机利用燃料喷射器组件来将可燃燃料喷射到燃烧器中。燃料喷射器组件可以在喷射之前使燃料与空气混合，以便实现有效燃烧。

附图说明

在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本发明包括其最佳模式的完整且能够实现的公开，其中：

图1是用于飞行器的涡轮发动机的示意性截面图，涡轮发动机包括燃烧区段。

图2是适合于在图1的涡轮发动机中使用的通用燃烧器的一部分的示意性截面侧视图，进一步示出了燃料喷射器。

图3是适合于用作图2的燃料喷射器的燃料喷射器的截面侧视图，进一步包括燃料管道和具有一组燃料孔口的限流器，限流器位于燃料管道的上游部分内。

图4是适合于用作图2的燃料喷射器的示例性燃料喷射器的截面侧视图，进一步包括具有一组燃料孔口和内燃料管道的示例性限流器。

图5是适合于用作图2的燃料喷射器的示例性燃料喷射器的截面侧视图，示例性燃料喷射器进一步包括第一流体回路和第二流体回路，以及具有一组燃料孔口和流体联接到第一流体回路的内燃料管道的示例性限流器。

具体实施方式

本文描述的本公开的方面大体上针对用于涡轮发动机的燃烧区段。燃烧区段包括限定用于燃烧区段的燃料入口的燃料喷射器。燃料喷射器具有流体联接到燃料回路的至少一个燃料管道。限流器可以设置在燃料管道内并且包括一组燃料孔口。燃料喷射器内的燃料可以是任何合适的燃料。作为非限制性示例，燃料可以包含在燃料喷射器下游的燃料-空气混合组件内与至少一个气流混合的氢(在下文中，称为含氢燃料)。与传统燃料(诸如石油基燃料或石油和合成燃料混合物)相比，含氢燃料通常具有更宽的可燃范围和更快的燃烧速度。含氢燃料的燃烧温度可以高于传统燃料的燃烧温度，因此现有的用于传统燃料的发动机设计将无法在升高的温度下操作。如本文所述，燃料喷射器提供了具有限制燃料流通过燃料管道的级(例如，限流器)的燃料喷射器。当燃料进入燃料-空气混合组件时，这又会影响含氢燃料的体积和覆盖率。

为了例释的目的，将关于用于飞行器涡轮发动机的涡轮来描述本公开。然而，应当理解，本文描述的本公开的方面不限于此，并且可以在包括压缩机、发电涡轮的发动机内以及在非飞行器应用(诸如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用)中具有普遍适用性。

现在将详细参考燃烧器架构，特别是用于向位于涡轮发动机内的燃烧器提供燃料的燃料喷射器和旋流器，附图中示出了其一个或多个示例。详细的描述使用了数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标号已经用于指代本公开的相似或类似部分。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”是指涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于涡轮发动机，向前是指更靠近发动机的位置，而向后是指更靠近发动机喷嘴或排气装置的位置。

如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“向前”表示在某物的前面，“后”或“向后”表示在某物的后面。例如，当用于流体流动时，前/向前可以表示上游，后/向后可以表示下游。

术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”意指流体能够在指定区域之间建立连接。

此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。

单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所用，术语“组”或“一组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个。

所有方向引用(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开，并且不应被解释为限制，特别是关于本文描述的公开的方面的位置、方位或使用的限制。连接引用(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件以及元件之间的相对移动，除非另有指示。因此，连接引用不一定意味着两个元件直接连接并且相对于彼此固定。示例性附图仅用于例释的目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所用，术语“组”或“一组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个。

如本文中在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”、“大体上”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指代在单个值、值的范围和/或限定值的范围的端点的1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的余量内。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。

图1是涡轮发动机10的示意图。作为非限制性示例，涡轮发动机10可以在飞行器内使用。涡轮发动机10可以至少包括压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16。驱动轴18旋转地联接压缩机和涡轮区段12、16，使得其中一个的旋转影响另一个的旋转，并且限定涡轮发动机10的旋转轴线20。

压缩机区段12可以包括彼此串行流体联接的低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24。涡轮区段16可以包括彼此串行流体联接的HP涡轮26和LP涡轮28。驱动轴18可以将LP压缩机22、HP压缩机24、HP涡轮26和LP涡轮28可操作地联接在一起。替代地，驱动轴18可以包括LP驱动轴(未示出)和HP驱动轴(未示出)。LP驱动轴可以将LP压缩机22联接到LP涡轮28，并且HP驱动轴可以将HP压缩机24联接到HP涡轮26。LP线轴可以被限定为LP压缩机22、LP涡轮28和LP驱动轴的组合，使得LP涡轮28的旋转可以将驱动力施加到LP驱动轴，LP驱动轴进而可以使LP压缩机22旋转。HP线轴可以被限定为HP压缩机24、HP涡轮26和HP驱动轴的组合，使得HP涡轮26的旋转可以将驱动力施加到HP驱动轴，HP驱动轴进而可以使HP压缩机24旋转。

压缩机区段12可以包括多个轴向间隔开的级。每一级包括一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的固定轮叶。用于一级压缩机区段12的压缩机叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。压缩机区段12的轮叶可以被安装到壳体，壳体可以围绕涡轮发动机10周向延伸。应当理解，压缩机区段12的表示仅仅是示意性的并且可以有任何数量的级。进一步地，预期的是，在压缩机区段12内可以有任何其他数量的部件。

与压缩机区段12类似，涡轮区段16可以包括多个轴向间隔开的级，其中每一级具有一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向隔开的固定轮叶。用于涡轮区段16的一级的涡轮叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。涡轮区段的轮叶可以以周向方式被安装到壳体。要注意的是，可以有任意数量的叶片、轮叶和涡轮级，因为图示的涡轮区段仅仅是示意性的表示。进一步地，预期的是，在涡轮区段16内可以有任何其他数量的部件。

燃烧区段14可以串行设置在压缩机区段12和涡轮区段16之间。燃烧区段14可以流体联接到压缩机区段12和涡轮区段16的至少一部分，使得燃烧区段14至少部分地将压缩机区段12流体联接到涡轮区段16。作为非限制性示例，燃烧区段14可以在燃烧区段14的上游端处流体联接到HP压缩机24，并且在燃烧区段14的下游端处流体联接到HP涡轮26。

在涡轮发动机10的操作期间，环境空气或大气空气经由压缩机区段12上游的风扇(未示出)被吸入压缩机区段12，空气在压缩机区段12处被压缩，限定加压空气。然后，加压空气可以流入燃烧区段14，加压空气在燃烧区段14处与燃料混合并被点燃，从而生成燃烧气体。HP涡轮26从这些燃烧气体中提取一些功，HP涡轮26驱动HP压缩机24。燃烧气体被排出到LP涡轮28中，LP涡轮28提取附加功来驱动LP压缩机22，并且排气最终经由涡轮区段16下游的排气区段(未示出)从涡轮发动机10被排出。LP涡轮28的驱动驱动了LP线轴，以使风扇(未示出)和LP压缩机22旋转。加压气流和燃烧气体可以一起限定流过涡轮发动机10的风扇、压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16的工作气流。

图2描绘了适合于用作位于涡轮发动机的压缩机区段12和涡轮区段16之间的燃烧区段14的通用燃烧区段的示意性截面图。燃烧区段14可以包括环形布置的燃料喷射器76，每个燃料喷射器76连接到燃烧器80。应当理解，环形布置的燃料喷射器76可以是各自可以具有不同特性的一个或多个燃料喷射器。图示了环形布置的燃料喷射器76的仅单个燃料喷射器，仅用于例释目的，而不是旨在是限制性的。取决于燃烧器80位于其中的涡轮发动机的类型，燃烧器80可以具有筒形、筒环形或环形布置。在非限制性示例中，环形布置被图示并且被布置在壳体78内。燃烧器80可以包括环形燃烧器衬里82、包括圆顶壁114的圆顶组件84，其一起限定围绕纵向轴线(LA)的燃烧室86。压缩空气通路88可以至少部分地由环形燃烧器衬里82和壳体78两者限定。环形布置的燃料喷射器76的燃料喷射器流体联接到燃烧室86。通道可以流体连接压缩空气通路88和燃烧器80。通道可以由位于环形燃烧器衬里82中的至少一组稀释开口90所限定。

环形布置的燃料喷射器76的燃料喷射器可以联接到并设置在扩口锥部(flarecone)91上游的圆顶组件84内，以限定燃料出口94。环形布置的燃料喷射器76的燃料喷射器可以包括燃料入口96和线性燃料通路100，燃料入口96可以适于接收燃料(F)(例如，含氢燃料)流，线性燃料通路100在燃料入口96与燃料出口94之间延伸。旋流器102可以设置在圆顶入口98处，以使离开环形布置的燃料喷射器76的燃料喷射器的燃料(F)附近的进入空气形成旋流，并提供进入燃烧器80的空气和燃料的均质混合物。

环形燃烧器衬里82可以由壁104限定，壁104具有外表面106和至少部分地限定燃烧室86的内表面108。壁104可以由一个连续的整体部分构成或可以是组装在一起的多个整体部分，以限定环形燃烧器衬里82。作为非限制性示例，外表面106可以限定壁104的第一块，而内表面108可以限定壁104的第二块，当它们组装在一起时，形成环形燃烧器衬里82。如本文所述，壁104包括至少一组稀释开口90。进一步预期的是，环形燃烧器衬里82可以是任何类型的环形燃烧器衬里82，包括但不限于双壁衬里或瓷砖衬里。点火器110可以设置在壁104处并且流体联接到燃烧室86。

在操作期间，压缩空气(C)可以通过压缩空气通路88从压缩机区段12流到燃烧器80。环形燃烧器衬里82中的至少一组稀释开口90允许压缩空气(C)的至少一部分(该部分限定稀释气流(D))从压缩空气通路88通向燃烧室86。

一些压缩空气(C)可以与来自环形布置的燃料喷射器76的燃料喷射器的燃料(F)混合，并且一旦进入燃烧器80，就在燃烧室86内被一个或多个点火器110点燃，以生成燃烧气体(G)。燃烧气体(G)使用通过至少一组稀释开口90供应的稀释气流(D)被混合，并且在燃烧室86内混合，之后，燃烧气体(G)流过燃烧器出口112并离开到涡轮区段16中。

图3是适合于用作图2的环形阵列的燃料喷射器76中的至少一个燃料喷射器的燃料喷射器140的截面侧视图。燃料喷射器140可以包括燃料管道120，燃料管道120被构造成接收来自燃料入口96(图2)的燃料(F)流。燃料喷射器140可以包括沿着燃料喷射器140远端设置的壁150。第一组燃料孔口122可以沿着壁150的至少一部分设置并延伸通过壁150的至少一部分，并且限定用于来自燃料喷射器140的燃料(F)的燃料喷射器140的出口。

限流器124可以设置在燃料管道120的一部分内。作为非限制性示例，限流器124可以设置在第一组燃料孔口122的上游。限流器124可以跨越整个燃料管道120并阻挠燃料(F)的流动。换句话说，限流器124可以充当限流器124内的燃料(F)流的阻抗点或限制点。为了使燃料(F)流出第一组燃料孔口122，燃料(F)必须首先流过限流器124。限流器124可以包括在限流器124内的第二组燃料孔口126。作为非限制性示例，限流器124和燃料管道120的其内设置有限流器124的部分可以是圆形的。因此，限流器124可以是周向限流器。第二组燃料孔口126可以在整个限流器124内周向和径向间隔开，并且相对于限流器124的中心线轴线130轴向延伸通过整个限流器124。换句话说，第二组燃料孔口126可以形成多排径向间隔开的周向间隔开的孔口。替代地，限流器124可以是与燃料喷射器140的其内设置有限流器124的部分相对应的任何合适的形状。因此，限流器124和燃料喷射器140可以采用任何合适的形状。作为非限制性示例，燃料喷射器140可以包括文丘里管，其中限流器124设置在文丘里管内。限流器124可以增加或减少截面面积，以符合文丘里管的形状。类似地，第一组燃料孔口122可以相对于彼此周向或径向间隔开。应当理解，第一组燃料孔口122和第二组燃料孔口126中的每个孔口可以被定尺寸或成形为任何合适的尺寸或形状。进一步地，可以有任意数量的第一组燃料孔口122的一个或多个孔口和第二组燃料孔口126的一个或多个孔口。

限流器124可以在任何合适的方向上跨越燃料管道120。作为非限制性示例，限流器124可以相对于中心线轴线130，如图所示地垂直延伸，或者非垂直地延伸穿过燃料管道120。进一步地，限流器124可以在燃料管道120的径向相对壁之间具有任何合适的长度。作为非限制性示例，限流器124的长度可以等于燃料管道120的直径。替代地，限流器124的长度可以不等于燃料管道120的直径。限流器124可以具有任何合适的形状、尺寸或形式。作为非限制性示例，限流器124可以是平面限流器，当从平行于中心线轴线130并与限流器124相交的平面观察时，平面限流器线性地延伸穿过燃料管道120。替代地，限流器124可以是非平面限流器，当从平行于中心线轴线130并与限流器124相交的平面观察时，非平面限流器非线性地延伸穿过燃料管道120(例如，限流器124可以形成为波状波)。进一步应当理解，限流器124可以关于平行于中心线轴线130并与限流器124相交的平面是对称的或非对称的。

在操作期间，燃料(F)流可以流过第二组燃料孔口126，进入腔128中，并通过第一组燃料孔口122。然后，燃料(F)可以流入燃烧器80(图2)中。当进入燃烧器80时，燃料(F)可以与空气流(例如，压缩空气(C))混合。燃料(F)和空气流可以各自包括声学振荡(例如，含氢燃料的声学振荡)，它们可以彼此相互作用，以生成燃烧动力学(dynamics)。如本文所用，术语“燃烧动力学”或其迭代可以指代在燃烧器内发生的声压振荡的生成。作为非限制性示例，声压振荡可以发生在燃料喷射器140或燃料入口96(图2)内，其可以增加燃烧器80内的燃烧动力学或与燃烧器80内的燃烧动力学合成。预期的是，燃烧动力学的减轻、消除或控制可以导致涡轮发动机10的更大效率或更长寿命周期。

当燃料(F)流过燃料喷射器140时，可以经历燃料(F)的两级压降。第一压降穿过第二组燃料孔口126，第二压降穿过第一组燃料孔口122。换句话说，燃料(F)可以具有在第二组燃料孔口126上游的第一压力，在第二组燃料孔口126下游和在腔128内的第二压力，以及在第一组燃料孔口122下游的第三压力。从第一压力到第二压力的压力变化可以限定第一压降，而从第二压力到第三压力的压力变化可以限定第二压降。作为非限制性示例，穿过第二组燃料孔口126的第二压降可以大于穿过第一组燃料孔口122的第一压降，使得在燃烧室86中发生的燃烧动力学可以在第一组燃料孔口122的上游传播，并且进入腔128，但不通过限流器124。换句话说，两个压降可用于定位燃料喷射器140或燃料喷射器所联接的燃料入口(例如，图2的燃料入口96)中的燃烧动力学或使燃料喷射器140或燃料喷射器所联接的燃料入口(例如，图2的燃料入口96)中的燃烧动力学与燃料喷射器140下游的燃烧室内的燃烧动力学隔离。这最终降低了或以其他方式控制了燃烧区段的整体燃烧动力学。

燃料(F)的声学振荡可以至少部分地取决于燃料喷射器140的声阻抗，其是两个压降和腔128的体积的函数。作为非限制性示例，声阻抗可以通过改变第二组燃料孔口126或第一组燃料孔口122的位置、数量、尺寸或形成，或者通过改变腔128的体积来控制。作为非限制性示例，相对于中心线轴线130的轴向长度、或腔128的体积可以相对于燃料(F)的声学振荡来被定尺寸，使得燃料(F)在腔128内和在第一组燃料孔口122下游的声学振荡可以补偿或抵消压缩空气(C)的声压振荡，这可以最终降低或以其他方式控制燃烧室86(图2)中的整体燃烧动力学。作为非限制性示例，腔128的轴向长度可以是燃料(F)的声学振荡的波长的四分之一。因此，燃料喷射器140可以进一步被限定为可用于减轻燃烧室和燃料喷射器140内的燃烧动力学的声谐振器。

进一步地，燃料喷射器140可用于在燃料(F)进入燃烧室86之前，以期望的方式分配燃料(F)。作为非限制性示例，限流器124的几何构造(例如，第二组燃料孔口126的数量、位置和尺寸)以及第一组燃料孔口122的定位可用于在燃料(F)进入燃烧室86时，生成燃料(F)的轮廓。燃料(F)的轮廓可以确定火焰的形状或在燃料(F)与压缩空气(C)混合并在燃烧器80内被点燃之后的火焰形状。火焰形状可以直接影响离开燃烧室86的燃烧气体的燃烧器出口速度和温度轮廓(例如，在燃烧已经发生之后)、污染物排放、和燃烧器80内的燃烧动力学。

图4是适合于用作图2的环形阵列的燃料喷射器76中的至少一个燃料喷射器的示例性燃料喷射器240的截面侧视图。燃料喷射器240与燃料喷射器140类似，因此，相似部分将用增加至200系列的相似数字来标识，其中应当理解，燃料喷射器140的相似部分的描述适用于燃料喷射器240，除非另有注释。

燃料喷射器240包括第一燃料管道220，第一燃料管道220在由壁250限定的燃料喷射器240的远端处终止。第一燃料管道220被构造成接收燃料(F)。第一组燃料孔口222可以设置在壁250内并延伸通过壁250以限定燃料喷射器240的出口。限流器224可以设置在第一组燃料孔口222上游的第一燃料管道220内并且由中心线轴线230限定。限流器224可以包括流体联接到燃料(F)的第二组燃料孔口226，其中第二组燃料孔口226的至少一部分直接流体联接到腔228。

限流器224类似于限流器124，除了限流器224相对于与中心线轴线230正交并与限流器224相交的平面没有形成为平面限流器。替代地，限流器224包括第一部分和第二部分，第一部分包括第二组燃料孔口226的第一子组256，第二部分包括第二组燃料孔口226的第二子组258。第二部分可以在第一方向上从与中心线轴线230正交并与第一部分相交的平面轴向向外延伸。第二部分可以限定第一突出部232。限流器224可以进一步包括第三部分，第三部分在与第一方向相反的第二方向上从该平面轴向向外延伸，以限定第二突出部234。第二突出部234可以与包括第一组燃料孔口222的一部分燃料喷射器240面对、接触、联接或一体形成。第二燃料管道236可以由第一突出部232和第二突出部234形成并且轴向延伸通过限流器224。因此，第一组燃料孔口222的第一子组252可以流体联接到第一燃料管道220，而第一组燃料孔口222的不同于第一子组252的第二子组254可以流体联接到第二燃料管道236。腔228和第二燃料管道236可以形成同心圆，或当在与中心线轴线230正交并与腔228和第二燃料管道236相交的平面中观察时，腔228包围第二燃料管道236的任何其他合适的形状。作为非限制性示例，第二燃料管道236的轴向长度可以大于腔228的轴向长度。然而，应当理解，第二燃料管道236的轴向长度可以小于腔228的轴向长度。因此，第一突出部232可以形成为限流器224内的凹部，使得设置在第一突出部232上的第二组燃料孔口226的燃料孔口在第二组燃料孔口226的其余燃料孔口的下游。

燃料喷射器240可以由第一段260和第二段262限定，第一段260和第二段262一起限定燃料喷射器240的燃料管道(例如，第一燃料管道220和第二燃料管道236的组合)。第一段260可以由流体联接到腔228的第一组燃料孔口222和第二组燃料孔口226之间的空间限定。第二段262可以由流体联接到第二燃料管道236的第一组燃料孔口222和第二组燃料孔口226的燃料孔口之间的空间限定。第一段260可以包围或至少部分围绕第二段262。作为非限制性示例，燃料喷射器240可以是管状燃料喷射器，使得当沿着与中心线轴线230正交并与第一段260和第二段262相交的平面观察时，第一段260包围(circumscribe)第二段262。第一段260的出口可以由第一组燃料孔口222的第一子组252限定。第一段260的入口可以由第二组燃料孔口226的第一子组256限定。第二段262的出口可以由第一组燃料孔口222的第二子集254限定。第二段262的入口可以由第二组燃料孔口226的不同于第一子集256的第二子集258限定。第一段260的入口可以与第二段262的入口间隔开。限定第一段260和第二段262的出口和入口的燃料孔口可以是不同的尺寸或形状，或者彼此相同的尺寸或形状。第一段260和第二段262的相对于中心线轴线230的体积或轴向长度可以被定尺寸，以减轻燃料喷射器240内的燃烧动力学。虽然图示了两段，但是应当理解，限流器224可以将燃料喷射器240分成任意数量的同心或非同心段。

第二组燃料孔口226，类似于图3的第二组燃料孔口126，可以围绕限流器224周向和径向间隔开。然而，第二组燃料孔口226可以进一步围绕限流器224轴向间隔开。如图所示，第二组燃料孔口226的至少一部分可以设置在第一突出部232的前向或上游部分上，而第二组燃料孔口226的其余孔口可以设置在第一突出部232下游的一部分限流器224上。设置在第一突出部232上的第二组燃料孔口226的燃料孔口可以直接流体联接到第二燃料管道236，而第二组燃料孔口226的其余孔口可以直接流体联接到腔228。

第二组燃料孔口226的每个孔口可以由相对于与中心线轴线230正交并与第二组燃料孔口226的相应燃料孔口相交的平面的截面面积所限定。如图所示，设置在第一突出部232上的第二组燃料孔口226的燃料孔口可以由第一截面面积限定，而在第一突出部232下游的第二组燃料孔口226的燃料孔口的截面面积可以由第二截面面积限定，第二截面面积可以不同于第一截面面积。换句话说，设置在第一突出部232上的第二组燃料孔口226的燃料孔口可以不同于第二组燃料孔口226的其余燃料孔口。作为非限制性示例，每个截面面积可以相等。第二组燃料孔口226中的每个燃料孔口的尺寸可用于控制腔228和第二燃料管道236内的燃料(F)的质量流率。作为非限制性示例，较小的截面面积将导致较小的燃料流率。如图所示，腔228内的燃料(F)将具有比第二燃料管道236内的燃料(F)大的流率。

第一组燃料孔口222可以被定位成与腔228或第二燃料管道236中的一个对应。作为非限制性示例，第一组燃料孔口222的任意数量的一个或多个燃料孔口可以直接流体联接到腔228，而第一组燃料孔口222的其余燃料孔口可以直接流体联接到第二燃料管道236。第二组燃料孔口226的尺寸或布置以及第一组燃料孔口222的定位和尺寸可用于改变第二燃料管道236和腔228中的燃料流率，并因此在燃料(F)离开第一组燃料孔口222并流入燃烧器80时，改变燃料(F)的轮廓。

图5是适合于用作图2的环形阵列的燃料喷射器76中的至少一个燃料喷射器的示例性燃料喷射器340的截面侧视图。燃料喷射器340与燃料喷射器140、240类似，因此，相似部分将用增加至300系列的相似标号来标识，其中应当理解，燃料喷射器140、240的相似部分的描述适用于燃料喷射器340，除非另有注释。

燃料喷射器340可以包括沿着燃料喷射器340的远端设置的壁350。燃料喷射器340包括第一组燃料孔口322，第一组燃料孔口322可以沿着壁350的至少一部分设置并延伸通过壁350的至少一部分，以限定燃料喷射器340的出口。限流器324可以设置在第一组燃料孔口322上游的燃料喷射器340内，并且由中心线轴线330限定。限流器324可以包括第二组燃料孔口326，其中第二组燃料孔口326的至少一部分直接流体联接到腔328。

燃料喷射器340类似于燃料喷射器140、240，除了燃料喷射器340流体联接到来自第一流体回路的第一燃料(F1)流，以及来自第二流体回路的第二燃料(F2)流。第一燃料(F1)和第二燃料(F2)可以各自包含具有相应百分比的氢的含氢燃料。第一燃料(F1)的氢百分比可以等于或不等于第二燃料(F2)的氢百分比。第一燃料(F1)和第二燃料(F2)之间的差异可以是流体流的化学组成，或流体流的压力、体积或速度。作为非限制性示例，第一燃料(F1)可以包含0％至100％之间的氢。作为非限制性示例，第二燃料(F2)可以包含0％至100％之间的氢。作为非限制性示例，第一燃料(F1)可以包含50％的氢和50％的其他燃料，而第二燃料(F2)可以包含100％的氢。作为非限制性示例，第一燃料(F1)和第二燃料(F2)两者都可以包含100％的氢。替代地，第一燃料(F1)和第二燃料(F2)可以是同一燃料，具有不同或相等的质量流率、压力、体积或速度。预期的是，第一燃料(F1)或第二燃料(F2)中的一个可以包含非含氢燃料。应当理解，燃料喷射器340可以流体联接到包含任何可持续燃料的任何数量的一个或多个流体回路。

燃料喷射器340可以分成第一燃料管道320和第二燃料管道336。第一燃料管道320可以流体联接到第一燃料(Fl)，而第二燃料管道336可以流体联接到第二燃料(F2)。应当理解，燃料喷射器340可以分成任何数量的一个或多个燃料管道。作为非限制性示例，燃料管道的数量可以对应于流体联接到燃料喷射器340的燃料回路的数量。

限流器324可以与图4的限流器224类似之处在于，限流器324包括第一部分、限定第一突出部332的第二部分、和限定第二突出部334的第三部分，它们一起限定第二燃料管道336的至少一部分。如图所示，第一突出部332可以轴向延伸通过燃料喷射器340。预期的是，第一突出部332可以进一步限定软管或导管，软管或导管直接流体联接到包含第二燃料(F2)的第二燃料回路的一部分。第二组燃料孔口326，与第二组燃料孔口226(图4)相似，可以相对于中心线轴线330围绕限流器324轴向、径向和周向间隔开。第二组燃料孔口326的轴向前向或上游燃料孔口可以设置在第二燃料管道336的一部分内，而其余燃料孔口可以设置在第一燃料管道320内。在第一燃料管道320内的第二组燃料孔口326下游的第一燃料管道320的部分可以限定腔328。类似于第二组燃料孔口226(图4)，第二组燃料孔口326可以改变形状、尺寸或截面面积，以影响流过相应燃料孔口326的流体流的轮廓。类似于第二组燃料孔口226(图4)，第二组燃料孔口326可以相对于腔328和第二燃料管道336改变布置。类似于限流器224(图4)，限流器324包括第一段360和第二段362，其中第一段360包围第二段362。第一段360可以在第一组燃料孔口322的第一子组352和第二组燃料孔口326的第一子组356之间延伸。第二段362可以在第一组燃料孔口322的不同于第一子组352的第二子组354和第二组燃料孔口326的不同于第一子组356的第二子组358之间延伸。

进一步地，第一燃料(Fl)相对于第二燃料(F2)的压力、体积或速度的变化，第一组燃料孔口322或第二组燃料孔口326的布置可用于进一步控制流出燃料喷射器340并流入燃烧器80(图2)的流体流(例如，第一燃料(F1)和第二燃料(F2)的组合流体流)的轮廓。

与常规燃烧器相比，与本文所述的公开相关的益处包括对燃烧器内的燃料轮廓、火焰形状、燃烧器出口温度轮廓、污染物排放和燃烧动力学的改进。例如，常规燃烧器可以包括具有燃料管道的燃料喷射器，燃料管道供给到限定燃料喷射器出口的一组孔口。在常规燃料喷射器中，燃料入口和一组孔口之间没有任何东西。这进而在该组孔口上游和该组孔口下游的燃料喷射器的一部分之间产生大的压力差。这进而导致了离开燃料喷射器的燃料的无控制的轮廓，并最终导致了无控制的火焰形状。这导致了无控制的且不希望的燃烧动力学，这最终会降低包括常规燃烧器的涡轮发动机的整体效率或寿命。然而，如本文所述的燃料喷射器包括具有一组燃料孔口的限流器，以及腔或同心段的形成，它们都可用于调整或以其他方式控制离开第一组燃料孔口的燃料的轮廓，并控制燃烧室内的燃烧动力学。如本文所讨论的，轮廓的变化可以最终控制火焰形状，这可以最终控制燃烧器内的燃烧动力学。进一步地，腔或段的轴向长度或体积可以相对于燃料喷射器内的燃料流的声学振荡来定尺寸，使得腔或段内以及第一组燃料孔口下游的燃料的声学振荡可以补偿或抵消燃烧器中的气流振荡的声压振荡，并最终降低燃烧室中的燃烧动力学。与包括常规燃烧器的常规涡轮发动机相比，燃烧动力学的控制、减轻或抵消最终可以导致具有更高效率的涡轮发动机。进一步地，受控制的火焰形状还可以影响燃烧污染物排放和燃烧器出口温度轮廓，与常规涡轮发动机相比，这可以分别导致更环保和更有效的涡轮发动机。

本公开的进一步益处包括具有燃料喷射器的燃烧器，燃料喷射器包含具有含氢燃料的燃料流。含氢燃料比传统燃料(例如，不含氢的燃料)具有更高的火焰温度。也就是说，氢或氢混合燃料通常比传统燃料(诸如石油基燃料或石油和合成燃料混合物)具有更宽的可燃范围和更快的燃烧速度。进一步地，含氢燃料内的氢是可压缩气体。因此，燃料可以振荡并与燃烧器的燃烧动力学相互作用。这又可以增加燃烧器的整体燃烧动力学。因此，为传统燃料设计的许多燃烧部件将不适用于氢或氢混合燃料。然而，如本文所述的燃料喷射器可用于使用含氢燃料的情况。燃料喷射器包括限流器、腔和第一组燃料孔口。当燃料逆着限流器流动并通过第二组燃料孔口时，燃料具有在限流器上游的第一压力和在限流器下游(例如，腔内)的第二压力，因此限定了第一压降。腔内且处于第二压力的燃料接着可以流过第一组燃料孔口，燃料在此处接着处于在第一组燃料孔口下游的第三压力，因此限定了第二压降。第一压降大于第二压降。与不包括限流器的常规燃料喷射器(例如，仅限定燃料喷射器的出口的单组孔口)相比，这两个级或压降进而导致了穿过第二组燃料孔口经历相对小的压降。穿过第一组燃料孔口上游的限流器的压降，穿过第一组燃料孔口的压降，以及包含段或腔，可用于产生燃料流动振荡，该燃料流动振荡将取消或抵消燃烧器中的气流振荡，导致燃烧器的整体燃烧动力学降低，与使用传统燃料的常规涡轮发动机相比，这进而可以增加涡轮发动机的寿命和效率。

在尚未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要组合使用或彼此替代使用。没有在所有示例中例释一个特征并不意味着它不能被如此例释，而是为了描述的简洁而这样做。因此，可以根据需要混合和匹配不同方面的各种特征以形成新的方面，而无论新的方面是否被明确描述。本文描述的特征的所有组合或置换都被本公开覆盖。

该书面描述使用示例来描述本文描述的公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的各方面的可专利范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

本公开的进一步的方面由以下条款的主题提供：

一种涡轮发动机，包括：串行流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；和燃烧器，所述燃烧器设置在所述燃烧区段内，限定燃烧室，并具有至少一个燃料喷射器，所述至少一个燃料喷射器包括：燃料管道，所述燃料管道流体联接到燃料；第一组燃料孔口，所述第一组燃料孔口延伸通过所述燃料喷射器的壁，并使所述燃料管道流体联接到所述燃烧室；和限流器，所述限流器位于所述燃料管道内，在所述第一组燃料孔口的上游并与所述第一组燃料孔口间隔开，并且具有流体联接到所述第一组燃料孔口的第二组燃料孔口。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述燃料由所述第二组燃料孔口上游的第一压力、所述第二组燃料孔口下游和所述第一组燃料孔口上游的第二压力、以及所述第一组燃料孔口下游的第三压力限定。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中从所述第一压力到所述第二压力的压力变化限定了第一压降，并且从所述第二压力到所述第三压力的压力变化限定了第二压降，所述第二压降大于所述第一压降。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述限流器包括第一部分和第二部分，并且其中所述第二部分从与所述中心线轴线正交并与所述第一部分相交的平面轴向向外延伸，以限定第一突出部。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述限流器包括第三部分，所述第三部分在与所述第一方向相反的第二方向上从所述平面轴向向外延伸，以限定第二突出部。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述至少一个燃料喷射器由一起限定所述燃料管道的第一段和第二段限定，其中所述第一段限定第一燃料管道，并且所述第二段限定由所述第一突出部和所述第二突出部形成的第二燃料管道。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一段的出口包括所述第一组燃料孔口的第一子组，并且所述第二段的出口包括所述第一组燃料孔口的不同于所述第一子组的第二子组。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一段的入口包括所述第二组燃料孔口的第一子组，并且所述第二段的入口包括所述第二组燃料孔口的不同于所述第一子组的第二子组。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一子组与所述第二子组间隔开。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一段包围所述第二段的至少一部分。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一段和所述第二段各自流体联接到所述燃料。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述燃料是第一燃料，并且所述第一段流体联接到所述第一燃料，以及所述第二段流体联接到不同于所述第一燃料的第二燃料。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第二燃料相对于所述第一燃料包括不同化学组成或同一化学组成中的至少一个。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一燃料和所述第二燃料各自是分别具有第一百分比的氢和第二百分比的氢的含氢燃料。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一百分比不等于所述第二百分比。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第一燃料相对于所述第二燃料包括不同的压力、体积或速度。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述第二段通过软管或导管流体联接到包括所述第二燃料的第二燃料源，所述软管或导管直接流体联接到所述第二组燃料孔口的所述第二子组。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述燃料是含氢燃料。

一种燃烧器，所述燃烧器包括：燃烧室；和燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：燃料管道，所述燃料管道流体联接到燃料；第一组燃料孔口，所述第一组燃料孔口延伸通过所述燃料喷射器的壁，并使所述燃料管道流体联接到所述燃烧室；和限流器，所述限流器位于所述燃料管道内，在所述第一组燃料孔口的上游并与所述第一组燃料孔口间隔开，并且具有流体联接到所述第一组燃料孔口的第二组燃料孔口。

根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述燃料由所述第二组燃料孔口上游的第一压力、所述第二组燃料孔口下游和所述第一组燃料孔口上游的第二压力、以及所述第一组燃料孔口下游的第三压力限定，其中从所述第一压力到所述第二压力的压力变化限定了第一压降，并且从所述第二压力到所述第三压力的压力变化限定了第二压降，所述第二压降大于所述第一压降。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：

串行流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；和

燃烧器，所述燃烧器设置在所述燃烧区段内，限定燃烧室，并具有至少一个燃料喷射器，所述至少一个燃料喷射器包括：

燃料管道，所述燃料管道流体联接到燃料；

第一组燃料孔口，所述第一组燃料孔口延伸通过所述燃料喷射器的壁，并使所述燃料管道流体联接到所述燃烧室；和

限流器，所述限流器位于所述燃料管道内，在所述第一组燃料孔口的上游并与所述第一组燃料孔口间隔开，并且具有流体联接到所述第一组燃料孔口的第二组燃料孔口。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述燃料由所述第二组燃料孔口上游的第一压力、所述第二组燃料孔口下游和所述第一组燃料孔口上游的第二压力以及所述第一组燃料孔口下游的第三压力限定。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中从所述第一压力到所述第二压力的压力变化限定了第一压降，并且从所述第二压力到所述第三压力的压力变化限定了第二压降，所述第二压降大于所述第一压降。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述限流器包括第一部分和第二部分，并且其中所述第二部分从与所述中心线轴线正交并与所述第一部分相交的平面轴向向外延伸，以限定第一突出部。

5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述限流器包括第三部分，所述第三部分在与所述第一方向相反的第二方向上从所述平面轴向向外延伸，以限定第二突出部。

6.根据权利要求5所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述至少一个燃料喷射器由一起限定所述燃料管道的第一段和第二段限定，其中所述第一段限定第一燃料管道，并且所述第二段限定由所述第一突出部和所述第二突出部形成的第二燃料管道。

7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一段的出口包括所述第一组燃料孔口的第一子组，并且所述第二段的出口包括所述第一组燃料孔口的不同于所述第一子组的第二子组。

8.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一段的入口包括所述第二组燃料孔口的第一子组，并且所述第二段的入口包括所述第二组燃料孔口的不同于所述第一子组的第二子组。

9.根据权利要求8所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一子组与所述第二子组间隔开。

10.一种燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括：

燃烧室；和

燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

燃料管道，所述燃料管道流体联接到燃料；

第一组燃料孔口，所述第一组燃料孔口延伸通过所述燃料喷射器的壁，并使所述燃料管道流体联接到所述燃烧室；和

限流器，所述限流器位于所述燃料管道内，在所述第一组燃料孔口的上游并与所述第一组燃料孔口间隔开，并且具有流体联接到所述第一组燃料孔口的第二组燃料孔口。

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