用于燃气涡轮发动机中的主微型混合器阵列的分叉先导预混合器的制作方法

本体的外部提供到内部混合室；和多个先导出口端口，该多个先导出口端口在第二端处并 能够与内部混合室连通，多个先导出口端口中的每一个先导出口端口在第二端上具有出 口，用于将先导流体混合物分配到燃烧器的燃烧区中。
5.本公开的附加特征、优点和实施例通过考虑以下详细描述、附图和权利要求而被阐述 或显而易见。此外，应当理解，上述概述和以下详细描述都是示例性的并且旨在提供进一 步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。
附图说明
6.如附图中所示，从以下更具体地对各种示例性实施例的描述中，前述和其他特征和优 点将变得明显，其中相同的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。
7.图1是根据本公开的实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性部分横截面 侧视图。
8.图2是根据本公开的实施例的示例性燃烧区段的部分横截面侧视图。
9.图3a描绘了根据本公开的示例性的预混合器组件的立体图。
10.图3b描绘了根据本公开的实施例的另一个示例性预混合器组件的立体图。
11.图4是根据本公开的实施例的先导预混合器的立体图。
12.图5是根据本公开的实施例的沿图4中的线5-5截取的以立体图示出的先导预混合器 的横截面图。
13.图6是根据本公开的实施例的沿图4中的线5-5截取的以平面图示出的先导预混合器 的另一个横截面图。
14.图7描绘了根据本公开的实施例的先导预混合器的上游端的放大图。
15.图8描绘了根据本公开的实施例的先导预混合器的下游端的放大图。
16.图9是根据本公开的实施例的在出口端口处通过先导预混合器的横截面图。
17.图10是根据本公开的实施例的具有不同长度出口的先导器的局部横截面图。
18.图11是根据本公开的实施例的主预混合器和提供切向流的先导预混合器的布置的平 面图。
19.图12是根据本公开的实施例的主预混合器和先导预混合器的布置的平面图。
20.图13是根据本公开的实施例的主预混合器和先导预混合器的布置的平面图。
21.图14是根据本公开的实施例的主预混合器和先导预混合器的布置的平面图。
22.图15是根据本公开的实施例的主预混合器和对于每个主预混合器具有多个出口的先 导预混合器的布置的平面图。
23.图16是根据本公开的实施例的主预混合器和偏置先导预混合器的布置的平面图。
具体实施方式
24.下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关 领域的技术人员将认识到可以使用其他部件和配置而不背离本公开的精神和范围。
25.通常，传统的先导预混合器包括单个出口端口，其产生从预混合器出口直接引导的集 中火焰。采用这种布置，来自先导器的燃烧产物不能有效地与主预混合器混合物混合，并 且集中的先导火焰不能提供主预混合器火焰的足够稳定性。此外，来自先导器的浓
流动关系包围或至少部分地形成压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段 32，压缩机区段具有增压器或低压(lp)压缩机22、高压(hp)压缩机24，涡轮区段包括高压 (hp)涡轮28、低压(lp)涡轮30。高压(hp)转子轴34将hp涡轮28驱动连接到hp压缩机 24。低压(lp)转子轴36将lp涡轮30驱动连接到lp压缩机22。lp转子轴36也可以 连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，lp转子轴36可以通过 减速齿轮40连接到风扇轴38，例如在间接驱动或齿轮驱动构造中。在其他实施例中，尽 管未示出，但发动机10还可包括中压(ip)压缩机和可随中压轴旋转的涡轮。
33.如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，它们联接到风扇轴38并从风扇轴 38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的 至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向隔开的出口导向轮叶或支柱46 相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部 上方延伸，以便在其间限定旁通气流通道48。
34.图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧区段26的横截面侧视图。如图2所 示，燃烧区段26通常可包括环形燃烧器组件50，其具有环形内衬52、环形外衬54和在 内衬52和外衬54的上游端58、60之间径向延伸的隔板56。如图2所示，内衬52相对于 发动机中心线轴线12(图1)与外衬54径向间隔开，并在其间限定大致环形的燃烧室62。在 特定实施例中，内衬52和/或外衬54可以至少部分或全部由金属合金或陶瓷基复合(cmc) 材料形成。
35.如图2所示，内衬52和外衬54可以装在外壳体64内。外流动通道66可以围绕内衬 52和/或外衬54限定。内衬52和外衬54可以从隔板56朝向涡轮喷嘴或入口68延伸到 hp涡轮28(图1)，因此至少部分地限定燃烧器组件50和hp涡轮28之间的热气体路径。 预混合器组件100可以至少部分地延伸穿过隔板56并且向燃烧室62提供主混合器燃料
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空气混合物72，以及向燃烧室62提供先导预混合器燃料-空气混合物73。
36.在发动机10的操作期间，如图1和2共同所示，如箭头74示意性指示的一定体积的 空气通过机舱44和/或风扇组件14的相关入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇叶 片42时，如箭头78示意性指示的一部分空气被引导或导通到旁通气流通道48中，而如 箭头80示意性指示的另一部分空气被引导或导通到lp压缩机22中。空气80在流经lp 和hp压缩机22、24流向燃烧区段26时被逐渐压缩。如图2所示，现在如箭头82示意性 地指示的压缩空气流过压缩机出口导向轮叶(cegv)67并通过预扩散器65进入燃烧区段26 的扩散器腔84。
37.预扩散器65和cegv 67调节到预混合器组件100的压缩空气82的流动。压缩空气82 对扩散器腔84加压。压缩空气82进入预混合器组件100，并且如下文将讨论的，进入预 混合器组件100内的多个主预混合器102和多个先导预混合器104以与燃料71混合。如 以下将更详细描述的，主预混合器102和先导预混合器104由外壳101保持，并且在主预 混合器102和先导预混合器104的阵列内预混合燃料71和压缩空气82以提供所得的主预 混合器流体(燃料/空气)混合物72和先导预混合器流体(燃料/空气)混合物73分别从预 混合器组件100离开进入燃烧室62。燃料-空气混合物72、73然后在燃烧室62内被点燃 和燃烧并产生燃烧气体86。
38.通常，lp和hp压缩机22、24向扩散器腔84提供比燃烧所需更多的压缩空气。因此， 如箭头82(a)示意性地指示的压缩空气82的第二部分可用于除燃烧之外的各种目的。例如， 如图2所示，压缩空气82(a)可以被导通到外流动通道66中以向内衬52和外衬54提供冷 却。
另外或替代地，压缩空气82(a)的至少一部分可以被导通离开扩散器腔84。例如，压 缩空气82(a)的一部分可被引导通过各种流动通道以向hp涡轮28或lp涡轮30中的至少 一个提供冷却空气。
39.再次参考图1和图2，燃烧室62中产生的燃烧气体86从燃烧器组件50经由入口68流 入hp涡轮28，从而导致hp转子轴34旋转，从而支持hp压缩机24的操作。如图1所 示，燃烧气体86然后被导通通过lp涡轮30，导致lp转子轴36旋转，从而支持lp压缩 机22的操作和/或风扇轴38的旋转。燃烧气体86然后通过核心发动机16的喷射排气喷嘴 区段32被排出以提供推进推力。
40.现在参考图3a和3b，其中描绘了根据本公开的示例性预混合器组件100的立体图。 在图3a中，预混合器组件100被视为包括外壳101，该外壳101保持多个主预混合器102 和多个先导预混合器104(例如，104a、104b、104c)。预混合器组件100包括燃烧室侧90 和预混合器侧91，燃料-空气混合物从燃烧室侧90从预混合器组件100喷射，预混合器侧 91中的燃料和空气在预混合器侧91被引入预混合器组件100中。正如在dle燃烧器中通 常已知的那样，先导预混合器向燃烧室提供燃料-空气混合物73，用于通常在启动和低功 率操作时燃烧，而主预混合器提供稀薄的燃料-空气混合物72到燃烧室以在更高功率操作 下燃烧。主预混合器102通常经由已经燃烧先导预混合器燃料/空气混合物的火焰点燃。正 如将在下面更详细地讨论的，但是如图3a所示，四个主预混合器102的第一阵列106可 以包括居中位于第一阵列106内的第一先导预混合器104a。类似地，四个主预混合器102 的第二阵列108可以包括居中位于第二阵列108的第二先导预混合器104b。替代地，如图 3b所示，先导预混合器104c可以位于主预混合器102的第一阵列106和第二阵列108之 间。
41.参考图4至图6，图4是先导预混合器104的立体图，图5是沿图4所示的平面5-5 的立体横截面图，图6是沿平面5-5的平面横截面图。如这些图中所见，先导预混合器104 包括先导本体110，该先导本体110已在其中形成内部混合室112。在操作中，在图6中， 在先导本体内的燃料-空气混合物的流动是从左(上游)到右(下游)。因此，先导本体 110包括在内部混合室112的上游侧的第一端114和在内部混合室112的下游侧的第二端 116。燃料喷射器118包括在第一端114处并且可经由燃料出口端口120能够与内部混合 室112连通以向内部混合室112提供燃料。
42.先导本体110还包括多个第一氧化剂入口端口(空气孔)122，其布置成从先导本体 110的外部向内部混合室112提供氧化剂(例如空气)。如将在下文更详细描述的，先导 本体110包括位于本体中第一氧化剂入口端口122上游的多个第二氧化剂入口端口123。 在示例性实施例中，先导本体110可以进一步包括在第一氧化剂入口端口122下游的多个 第三氧化剂入口端口124，以及在第二氧化剂入口端口123下游的多个第四氧化剂入口端 口126。如将在下文更详细描述的，这些相应的氧化剂入口端口123、122、124和126提 供进入预混合物的第一、第二、第三和第四阶段的空气流。当然，级的数量和氧化剂入口 端口(空气孔)的数量不限于本文描述的示例性实施例中所示的那些，并且级的数量和/ 或每级的氧化剂入口(如果有的话)的数量可以根据要在先导预混合器104内获得的期望 的燃料-空气混合物而变化。
43.再次参考图4至6，可以看到先导本体110在第二端116处包括多个先导出口端口128。 先导出口端口128能够与内部混合室112连通，并且多个先导出口端口128中的每一个
先 导出口端口具有外壳101的燃烧室侧90的出口130，用于将先导燃料-空气混合物73分配 到燃烧器的燃烧室62中。
44.在图6中，沿先导器纵向的先导出口端口128的起点(即，分叉开始的点)可以是距 燃料出口端口120的末端138的距离l。在各种实施例中，长度l可以在从燃料出口端口 120的末端138到出口130所在的下游端116的表面获取的长度d的30％到90％之间。在 图6所示的示例性实施例中，长度l约为长度d的70％。
45.在图6中，对于每个先导出口端口128，长度l被描绘为相同。然而，在图10所示的 另一个示例性实施例中，长度l对于各个先导出口端口128可以是不同的。在图10中， 可以看出一些先导出口端口128可以从第一长度l1开始，而其他先导出口端口128可以从 第二长度l2开始，其中l1＜l2。因此，一些先导出口端口128可以具有比其他的更长的 通道长度，以便为不同的主混合器提供不同的燃料-空气比混合物。
46.现在参考图7，其中描绘了示例性实施例的放大图，描绘了燃料喷射器118、进入内 部混合室112的燃料出口端口120和氧化剂入口端口123的布置。如图所示，多个氧化剂 入口端口123布置在氧化剂入口端口124(参见图4)的上游，并且以从上游端114朝向下 游端116朝向内部混合室112的中心线轴线134径向向内延伸的角度132布置。在一较佳 实施例中，角度132可为约30度，而在其他示范性实施例中，角度132可在10度至《90 度的范围内。
47.如图7所示，燃料喷射器118具有锥形外表面136，其截顶顶部形成朝向下游端116 延伸到内部混合室112中的燃料喷嘴末端138。燃料出口端口120穿过末端138布置。燃 料通过未图示的燃料供给管线供给到燃料喷射器118，经由燃料出口120输出到内部混合 室112。在图7中，每个氧化剂入口端口123的至少一部分以一定角度布置，以提供沿着 燃料喷射器118的锥形外表面136的氧化剂流，以便使氧化剂流(即，通过氧化剂入口端口 123的空气流)撞击从燃料出口端口120喷射的燃料流。以这种方式，提供空气喷射以加速 从燃料出口端口120喷射到内部混合室中的燃料，这有助于防止燃料喷射区域中的低速。
48.再次参考图7，在一个示例性实施例中，氧化剂入口端口124的中心线轴线140被视 为与燃料喷嘴末端138对齐。以这种方式，通过端口124进入的氧化剂(空气)流还有助于 避免在燃料喷射器末端处的低速度。来自氧化剂入口端口123的氧化剂和来自氧化剂入口 端口124的氧化剂的相互作用会相互碰撞并撞击燃料喷射器的末端138，并使从燃料出口 端口120喷射的空气流和燃料向外转向内部混合室112的壁。这有助于在内部混合室112 中提供更好的燃料径向扩散，而不需要先导本体内的旋流器。
49.在图4至7中，可以看出氧化剂入口端口124通常包括形成入口端口124的圆柱形部 分和开槽部分。然而，可以理解，氧化剂入口端口123可以是任何其他形状，包括仅是一 个圆柱形孔。不管氧化剂入口端口123的形状如何，与末端138对齐的入口端口的中心线 构成入口端口在水平(即，上游到下游)方向上的宽度w的中值。
50.此外，在图中，氧化剂入口端口122、124和126通常显示为垂直于中心线轴线134。 然而，在其他实施例中，任何或所有这些氧化剂入口端口可相对于中心线轴线134成角度。 例如，这些氧化剂入口端口中的一些或全部可以相对于中心线轴线134成10度到135度 的角度，其中10度到80度的角度将有助于减少来自倾斜入口的射流后面的尾流，并且80 至135度的角度将有助于增加内部混合室中混合物的湍流水平。
51.图8描绘了示例性实施例的放大图，描绘了下游端116上的先导出口端口128的布
置。 如图中所见，先导出口端口128显示为包括角度部分，该角度部分以期望的角度144朝下 游端径向向外成角度。期望的角度可以基于先导燃料-空气混合物与主混合器的期望混合物 来设置。在示例性实施例中，角度部分的角度可以相对于内部混合室112的中心线轴线134 在从0到例如70度的范围内。通过将内部混合室112分成多个先导出口端口128，在现有 技术的单个出口中出现的中心峰值燃料分布可以转向通道，该通道提供使燃料和空气更好 地混合的混合长度。例如，在具有单一居中定位的先导燃料空气混合物的现有技术系统中， 最热燃烧(中心峰值)发生在远离主预混合器火焰的地方。另一方面，来自本公开的先导预 混合器的高温燃烧位于更靠近主预混合器火焰的位置。使流动通道分开并提供流动的方向 确保先导燃料-空气混合物可以更好地导向主混合器，从而为主预混合器火焰提供更好的稳 定性。
52.在另一个示例性实施例(未示出)中，先导出口端口128可以形成为在下游方向上从 出口端口的进口129延伸到出口130的螺旋形状。由于其较长的长度，这种布置可以在先 导出口端口128中提供更大的燃料-空气混合。另外，如图11所示，先导预混合器104的 出口130可以沿切线方向146引导离开出口130的燃料-空气混合物的流动。由于螺旋状先 导出口端口赋予的切向流，这可以在主混合器和先导混合器之间在下游提供额外的混合。
53.图9是沿图8中的平面9-9在每个先导出口端口128的进口129处截取的局部横截面 图。如图9所示，分隔器由多个肋142形成，用于将来自内部混合室112的燃料-空气混合 物流在每个先导出口端口128的进口129处分成单独的流。图9描绘了包括四个肋142的 x形分隔器，因为对于具体描绘的实施例存在四个先导出口端口128。当然，分隔燃料-空 气混合物流的肋的数量取决于先导出口端口128的数量，其可以多于或少于图中所示的四 个。
54.现在参考图12至14，将描述从先导预混合器104到燃烧室的出口130相对于主预混合器 102的各种布置。图12至14中的每一个都是垂直于外壳101的燃烧室侧90的平面图，并 且描绘了四个主预混合器102(作为主预混合器阵列106)和一个先导预混合器104的布置。 当然，其他布置可以实现，以上仅为示例性实施例。在图12的平面图中，可以看到用于 先导预混合器104的出口130布置在先导预混合器出口阵列109中，其中图12中的阵列 构成四个出口130，这些出口130围绕先导预混合器的中心111等距间隔开。当然，本公 开不限于四个出口130或图12所示的阵列，并且可以替代地实施任何其他布置。在图12 中，可以看到多条线150将主预混合器102的中心113与另一个主预混合器102的中心113 连接。例如，可以看到线150a-b将主预混合器102a的中心113与主预混合器102b的中心 113连接。可以看到另一条线152将先导预混合器104的中心111与每条线150的中心点 115连接。例如，可以看到线152a-b将先导预混合器104的中心111与线150a-b的中心点 115连接。线150和152用于展示出口130相对于主预混合器102的定向对齐。在图12的 布置中，对于所示的先导预混合器出口阵列109，可以看到每个出口130的中心沿着相应 的线152对齐，使得离开出口130的燃料-空气混合物流分散在两个相应的主预混合器之间。 例如，来自出口130a的流可以分散在图12中的主预混合器102a和102b之间。
55.在图13的平面图中，可以看到多条线154将先导预混合器104的中心111与相应的 主预混合器102的中心113连接。例如，可以看到线154c将先导预混合器104的中心111 与主预混合器102c的中心113连接。在图13所示的布置中，对于其中所示的先导预混合 器出口阵列109(与图12中的阵列109相同)，每个出口130的中心布置成沿着各自的线154， 以便将
燃料-空气混合物流引向相应的主预混合器102。例如，如图所示，出口130c可以 将其燃料-空气混合物引向主预混合器102c，而出口130d可以将其燃料-空气混合物引向主 预混合器102d。
56.在图14的平面图中，线154的对齐与图13中的对齐相同，因为每条线154将先导预 混合器104的中心111与主预混合器102的相应中心113连接。然而，与每个出口130的 中心布置在线154上的图13不同，在图14中，先导预混合器104以角度156旋转，使 得对于图中所示的先导预混合器出口阵列109(与图12中看到的相同的阵列109)，每个出 口130的中心从线154偏斜(偏移)角度156。以这种方式，从出口130喷射的燃料-空气混 合物可以以不同的比例供给到两个主预混合器。例如，如图所示，出口130e-f可以将其燃 料-空气混合物的一部分引向主预混合器102e，并且可以将其燃料-空气混合物的另一部分 引向主预混合器102f。由于出口130e-f布置成离线154e比离线154f更近，因此可以将比 被引导至主预混合器102f更大百分比的燃料-空气混合物引向主预混合器102e。
57.图15是用于先导预混合器104和主预混合器102的出口130的另一种布置的平面图。 在图12至图14的每一个中，描绘了具有用于相应主预混合器102的单个出口130的布置。 也就是说，这些图描绘了与四个主预混合器102一起工作的四个先导预混合器出口130。 相反，如图15所示，先导预混合器104可以包括用于每个预混合器的多于一个的出口130。 特别地，如图所示，先导预混合器104可以包括两个出口130，将燃料-空气混合物引向单 个主预混合器102。先导预混合器104还可以包括中央出口130，提供通常垂直于燃烧室 侧90的流动。当然，本公开不限于这些特定实施例中的任何一个，并且可以替代地实施 出口130和主预混合器的其他替代布置。
58.图16描述了先导预混合器104相对于主预混合器102的另一种布置，该布置不同于 图12至14中所示的布置。在图12至14中，可以看到先导预混合器104，其中心111相 对于阵列106中的每个主预混合器102居中定位。也就是说，每个主预混合器102的中心 113均与先导预混合器的中心111等距。例如，在图13中，每条线154的长度相同，表示 每个主预混合器距先导中心111的距离相同。此外，每个主预混合器102的中心113在阵 列中彼此等距，其中，沿每条线150从(例如主预混合器102a的)一个中心113到(例如 主预混合器102b的)另一中心113的距离相同。因此，例如图12至14中所示的四个主 预混合器阵列106形成阵列形心，该阵列形心也位于与中心111相同的位置。在图16中， 示出了先导预混合器104，其中心111从与阵列形心111a重合偏移，使得先导预混合器104 更靠近主预混合器102g之一。当然，先导预混合器104可以在任何方向上远离阵列形心 111a偏移，并且本公开不限于图16所示的移动。此外，先导预混合器104既可以如图16 所示偏移，又可以如图14所示旋转。
59.在前述图4至图8中，虽然先导本体110可能看起来被描绘为单个单元，但是应当理 解，本体可以由多个组成部分组成。例如，一个组成部分可包括上游部分，该上游部分包 括氧化剂入口端口123和锥形燃料喷嘴。另一个组成部分可以包括中间部分，该中间部分 包括内部混合室112和氧化剂入口端口122、124和126。另外的组成部分可以包括本体的 下游部分，该下游部分包括先导出口端口128。然后每个组成部分可以组装在一起以形成 图中所示的先导本体110。
60.在另一方面，本公开提供了利用预混合器组件操作燃气涡轮发动机的方法。更具体地， 该方法由具有预混合器组件的燃气涡轮发动机实施，该预混合器组件包括多个主预
混合器 和至少一个先导预混合器，该多个主预混合器用于将主预混合器流体混合物分配到燃烧器 的燃烧区，该至少一个先导预混合器具有多个先导出口端口，每个先导出口端口具有出口， 该出口用于将先导流体混合物分配到燃烧器的燃烧区中。根据本公开，燃气涡轮发动机通 过一种方法操作，该方法向先导预混合器的混合室提供燃料，经由第一氧化剂入口端口向 先导预混合器的混合室提供氧化剂流，并且在混合室中混合燃料和氧化剂流以产生先导燃 料-氧化剂混合物。然后先导燃料-氧化剂混合物从多个先导出口端口的相应出口喷射到燃 烧器的燃烧区中，并且在燃烧器的燃烧区中，喷射的先导燃料-氧化剂混合物被点燃以产生 来自先导预混合器的多个先导火焰。在一个示例性方面，先导燃料-氧化剂混合物从相应出 口朝向燃烧器中的相应主预混合器定向喷射。此外，该方法还提供将主预混合器燃料-氧化 剂混合物从多个主预混合器中的相应主预混合器喷射到燃烧器的燃烧区中，其中多个先导 火焰用作点火源以点燃燃烧器燃烧区中多个主预混合器的主预混合器燃料-氧化剂混合物。
61.在该方法的另一方面中，该先导预混合器还包括第二氧化剂入口端口，该第二氧化剂 入口端口布置成向混合室提供氧化剂流。在此，该方法的混合部分包含：在先导预混合器 中，沿着燃料喷射器的表面并朝向燃料喷射器的末端引导来自第二氧化剂入口端口的氧化 剂流，燃料流从燃料喷射器提供至混合室；以及朝向燃料喷射器的末端引导来自第一氧化 剂入口端口的氧化剂流，其中引导来自第一氧化剂入口端口的氧化剂流和引导来自第二氧 化剂入口端口的氧化剂流导致燃料喷射器末端处的燃料-氧化剂流体的混合物朝向混合室 的外壁向外循环。
62.如上所述，现有技术的先导器在先导预混合器内提供燃料空气混合物的低涡流，并且 通常集中在中心的流从出口侧投射到燃烧室中。因此，现有技术中先导器获得的混合度约 为93％。相反，在根据本公开的先导预混合器中，在先导预混合器内出现非涡流。然而， 燃料空气混合物的额外混合发生在出口端口内。因此，在出口处，混合度从中心进一步扩 散，以便与主预混合器流更好地混合，从而可以实现约98％的混合度。
63.类似地，对于传统的低涡流先导预混合器，燃料空气混合物的出口流进展变量导致从 出口到燃烧室的中心投射流，然后该流进展为气球型流。相比之下，本公开具有这样的流 进展，其中向着燃烧室的出口处的燃料-空气混合物投射出有角度地引向主混合器的较小的 流，并且流的进展保持更集中地朝向主混合器火焰。
64.虽然前面的描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但是可以容易地理解，燃气涡轮发动机 可以在各种环境中实施。例如，发动机可以在飞行器中实施，但也可以在非飞行器应用中 实施，例如发电站、海洋应用或石油和天然气生产应用。因此，本公开不限于在飞行器中 使用。
65.本公开的其他方面由以下条项的主题提供。
66.一种用于燃气涡轮发动机的预混合器组件，包括：外壳，外壳具有燃烧室侧和预混合 器侧；多个主预混合器，多个主预混合器连接到外壳，每个主预混合器在外壳的燃烧室侧 具有出口，用于将主预混合器流体混合物分配到燃烧器的燃烧区；和至少一个先导预混合 器，至少一个先导预混合器连接到外壳，其中，每个先导预混合器包括：先导本体，先导 本体包括：内部混合室；第一端，第一端在内部混合室的上游侧；第二端，第二端在内部 混合室的下游侧；燃料喷射器，燃料喷射器在第一端处并能够与内部混合室连通；多个第 一
氧化剂入口端口，多个第一氧化剂入口端口布置成将氧化剂从先导本体的外部提供到内 部混合室；和多个先导出口端口，多个先导出口端口在第二端处并能够与内部混合室连通， 多个先导出口端口中的每一个先导出口端口在第二端上具有出口，用于将先导流体混合物 分配到燃烧器的燃烧区中。
67.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，多个先导出口端口中的每一个先导出 口端口包括角度部分，角度部分以从内部混合室朝向第二端径向向外延伸的角度布置。
68.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，角度部分的角度相对于内部混合室的 中心线轴线具有0至70度的范围。
69.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，多个先导出口端口中的每一个先导出 口端口在内部混合室中从长度的30％到90％处开始，该长度从燃料喷射器的末端延伸到 第二端。
70.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，多个先导出口端口中的至少一个先导 出口端口在内部混合室中在与多个先导出口端口中的其他先导出口端口不同的长度处开 始。
71.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，先导本体进一步包括多个第二氧化剂 入口端口，多个第二氧化剂入口端口布置成将氧化剂从先导本体的外部提供到内部混合 室，多个第二氧化剂入口端口布置在第一氧化剂入口端口上游并且成从第一端朝向第二端 朝向内部混合室的中心线轴线径向向内延伸的角度。
72.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，燃料喷射器包括：锥形外表面，锥形 外表面的截顶顶部形成朝向第二端延伸到内部混合室中的燃料喷射器末端；和燃料出口端 口，燃料出口端口穿过燃料喷射器末端布置，其中，每个第二氧化剂入口端口的至少一部 分布置成提供沿燃料喷射器的锥形外表面朝向燃料喷射器末端的氧化剂流。
73.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，多个第一氧化剂入口端口中的每一个 第一氧化剂入口端口布置成其各自的中心与燃料喷射器末端基本对齐。
74.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，多个 主预混合器中的第一组主预混合器布置在主预混合器阵列中，并且其中，一个先导预混合 器居中布置在主预混合器阵列内。
75.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，多个 主预混合器中的第一组主预混合器布置在第一主预混合器阵列中，并且多个主预混合器中 的第二组主预混合器布置在第二主预混合器阵列中，并且其中，第一先导预混合器布置在 第一主预混合器阵列和第二主预混合器阵列之间。
76.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，用于 一个先导预混合器的多个先导出口端口的出口布置在先导预混合器出口阵列中，并且其 中，先导预混合器出口阵列中的出口中的每个相应出口布置成在相应线上对齐，该相应线 连接先导预混合器的中心和主预混合器阵列中的多个主预混合器中的相应一个主预混合 器的中心。
77.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，用于 一个先导预混合器的多个先导出口端口的出口布置在先导预混合器出口阵列中，并且
其 中，先导预混合器出口阵列中的出口中的每个相应出口布置成偏离相应线，该相应线连接 先导预混合器的中心和主预混合器阵列中的多个主预混合器中的相应一个主预混合器的 中心。
78.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，用于 一个先导预混合器的多个先导出口端口的出口布置在先导预混合器出口阵列中，并且其 中，先导预混合器出口阵列中的出口中的每个相应出口布置成在相应线上对齐，该相应线 连接先导预混合器出口阵列的中心和线的相应中心，该线连接主预混合器阵列中的多个主 预混合器中的两个相应主预混合器的中心。
79.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，多个 先导出口端口中的每一个先导出口端口的至少一部分的形状是螺旋形的，多个先导出口端 口的每个出口提供先导流体混合物进入燃烧室的切向流。
80.本公开的进一步方面由以下进一步条项的主题提供。
81.一种用于燃气涡轮发动机的先导预混合器，包括：先导本体，先导本体包括：内部混 合室；第一端，第一端在内部混合室的上游侧；第二端，第二端在内部混合室的下游侧； 燃料喷射器，燃料喷射器在第一端处并能够与内部混合室连通；多个第一氧化剂入口端口， 多个第一氧化剂入口端口布置成将氧化剂从先导本体的外部提供到内部混合室；和多个先 导出口端口，多个先导出口端口在第二端处并能够与内部混合室连通，多个先导出口端口 中的每一个先导出口端口在第二端上具有出口，用于将先导流体混合物分配到燃烧器的燃 烧区中。
82.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，多个先导出口端口中的每一个先导出 口端口包括角度部分，该角度部分以从内部混合室朝向第二端径向向外延伸的角度布置。
83.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，角度部分的角度相对于内部混合室的 中心线轴线具有从0到70度的范围。
84.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，多个先导出口端口中的每一个先导出 口端口在内部混合室中从长度的30％到90％处开始，该长度从燃料喷射器的末端延伸到 第二端。
85.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，多个先导出口端口中的至少一个先导 出口端口在内部混合室中在与多个先导出口端口中的其他先导出口端口不同的长度处开 始。
86.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，先导本体进一步包括多个第二氧化剂 入口端口，多个第二氧化剂入口端口布置成将氧化剂从先导本体的外部提供到内部混合 室，多个第二氧化剂入口端口布置在第一氧化剂入口端口上游并成从第一端朝向第二端朝 向内部混合室的中心线轴线径向向内延伸的角度。
87.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，燃料喷射器包括：锥形外表面，锥形 外表面的截顶顶部形成朝向第二端延伸到内部混合室中的燃料喷射器末端；和燃料出口端 口，燃料出口端口穿过燃料喷射器末端布置，其中，每个第二氧化剂入口端口的至少一部 分布置成提供沿燃料喷射器的锥形外表面朝向燃料喷射器末端的氧化剂流。
88.根据前述条项中任一项的先导预混合器，其中，多个第一氧化剂入口端口中的每
一个 第一氧化剂入口端口布置成其各自的中心与燃料喷射器末端基本对齐。
89.本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
90.一种操作燃气涡轮发动机的方法，该燃气涡轮发动机包括预混合器组件，该预混合器 组件包括：多个主预混合器，用于将主预混合器流体混合物分配到燃烧器的燃烧区；和至 少一个先导预混合器，该至少一个先导预混合器具有多个先导出口端口，每个先导出口端 口具有出口，用于将先导流体混合物分配到燃烧器的燃烧区中，该方法包括：将燃料提供 到先导预混合器的混合室；经由第一氧化剂入口端口将氧化剂流提供到先导预混合器的混 合室；在混合室中混合燃料和氧化剂流以产生先导燃料-氧化剂混合物；将先导燃料-氧化 剂混合物从多个先导出口端口的相应出口喷射到燃烧器的燃烧区中；以及在燃烧器的燃烧 区中，点燃喷射的先导燃料-氧化剂混合物，以从先导预混合器产生多个先导火焰。
91.根据前述条项中任一项的方法，其中，先导燃料-氧化剂混合物从出口中的相应出口朝 向燃烧器中的相应主预混合器定向喷射。
92.根据前述条项中任一项的方法，进一步包括将主预混合器燃料-氧化剂混合物从多个主 预混合器中的相应主预混合器喷射到燃烧器的燃烧区中，其中，多个先导火焰用作点火源， 用于点燃燃烧器的燃烧区中的多个主预混合器的主预混合器燃料-氧化剂混合物。
93.根据前述条项中任一项的方法，其中，先导预混合器进一步包括第二氧化剂入口端口， 该第二氧化剂入口布置成将氧化剂流提供到混合室，并且其中，该混合包括：在先导预混 合器中，沿着燃料喷射器的表面并朝向燃料喷射器的末端引导来自第二氧化剂入口端口的 氧化剂流，燃料流从燃料喷射器提供至混合室；以及朝向燃料喷射器的末端引导来自第一 氧化剂入口端口的氧化剂流，其中引导来自第一氧化剂入口端口的氧化剂流和引导来自第 二氧化剂入口端口的氧化剂流导致燃料喷射器末端处的燃料-氧化剂流体的混合物朝向混 合室的外壁向外循环。
94.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，第二氧化剂入口端口的角度在从10 度到小于90度的范围内。
95.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，在外壳的燃烧室侧的平面图中，多个 主预混合器布置在主预混合器阵列中，主预混合器阵列中的多个预混合器限定主预混合器 阵列形心，并且其中，一个先导预混合器布置在主预混合器阵列内，其中先导中心偏离主 预混合器阵列形心。
96.根据前述条项中任一项的预混合器组件，其中，多个先导出口端口包括为多个预混合 器中的每一个主预混合器布置的多于一个的先导出口端口。
97.尽管前面的描述针对本公开的优选实施例，但是应当注意，其他变化和修改对于本领 域的技术人员来说是显而易见的，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。 此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例使用，即使上面没有明确 说明。