燃油雾化装置及其燃烧室、发动机的制作方法

本发明涉及航空燃气涡轮发动机，具体涉及一种燃油雾化装置及其燃烧室、发动机。

背景技术：

1、燃油雾化装置是航空发动机中燃烧室的关键零组件，其雾化性能对燃烧室的启动、熄火、排放、出口温度分布等性能指标具有至关重要的影响。目前，常用的燃油雾化装置有预膜式气动雾化喷嘴、旋流式气动雾化喷嘴及复合式气动雾化喷嘴。

2、其中，预膜式气动雾化喷嘴雾化性能非常依赖于气流对油膜的剪切，当空气流量较小时雾化性能较差，因此稳定工作范围较窄、高空环境点火性能较差。而旋流式气动雾化喷嘴及复合式气动雾化喷嘴往往结构比较复杂，因此加工难度大，加工成本高。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服相关技术中的燃油雾化装置雾化性能不稳定、结构复杂的缺陷，从而提供一种燃油雾化装置及其燃烧室、发动机。

2、第一方面，本发明提供了一种燃油雾化装置，包括同轴设置地外壳体和导流体；导流体设置于外壳体内，且导流体与外壳体间形成有雾化腔；外壳体上形成有引气通道、进油通道及出油通道，引气通道、进油通道及出油通道均与雾化腔连通；其中，引气通道、进油通道均与导流体对应设置，引气通道沿导流体的切向延伸，进油通道朝向导流体延伸。

3、可选地，引气通道位于进油通道及出油通道的上方，且在外壳体的外侧至内侧的方向上，引气通道朝向下方倾斜设置。

4、可选地，引气通道沿外壳体的周向间隔设置有多个，多个引气通道的纵截面积之和小于雾化腔的最小横截面积。

5、可选地，进油通道设置有至少两个，至少两个进油通道在外壳体的周向上对称设置；在外壳体的外侧至内侧的方向上，进油通道朝向下方倾斜设置。

6、可选地，导流体包括相连接地平直段和渐缩段，引气通道与平直段相对设置，进油通道与渐缩段相对设置。

7、可选地，出油通道形成于外壳体的底部，且出油通道偏离外壳体的轴线设置。

8、可选地，在外壳内侧至外侧的方向上，出油通道扩口设置，出油通道的扩张角为70°至100°。

9、可选地，雾化腔内的燃油当量比为6至10。

10、第二方面，本发明还提供了一种燃烧室，包括：如上述的燃油雾化装置。

11、第三方面，本发明还提供了一种发动机，包括：如上述的燃烧室。

12、利用本发明的技术方案，至少具有以下优势：

13、1、本发明的燃油雾化装置采用旋流与预膜匹配的气动雾化设计：进油通道朝向导流体延伸，燃油能够通过进油通道直射向导流体，在导流体上形成燃油预膜；引气通道沿导流体的切向延伸，气体通过引气通道进入雾化腔，并沿导流体切向形成旋流。预膜与旋流组合的方式能够有效促进燃油的雾化、蒸发，强化燃油与空气的预混，雾化性能好且稳定性高。

14、2、本发明的燃油雾化装置采用同轴设置地外壳体和导流体，在外壳体上设置引气通道、进油通道及出油通道，即可实现旋流与预膜匹配的气动雾化设计，无需设置复杂的旋流结构等，整体结构简单，显著降低了加工难度、加工周期及制造成本。

15、3、本发明的引气通道设置于进油通道及出油通道上方，且在外壳体由外侧至内侧的方向上朝向下方倾斜设置，便于将旋流引向燃油预膜，并且，外壳体周向上间隔设置多个上述引气通道，并使多个所述引气通道的纵截面积之和小于所述雾化腔的最小横截面积，便于提高雾化腔内的旋流速度，以进一步强化燃油与空气的预混。

16、4、本发明的导流体采用变截面设计，即导流体包括相连接地平直段和渐缩段，平直段的截面尺寸不变，渐缩段的截面尺寸逐渐减小。一方面，引气通道与平直段相对设置，平直段截面尺寸不变，便于保证引气通道与平直段间具有较小的流通面积，从而增大旋流的气体流速；另一方面，进油通道与渐缩段相对设置，在形成燃油预膜时，渐缩段收缩截面能够阻碍油膜向上发展，以抑制燃油返流，提高气动雾化效率。

17、5、本发明的出油通道扩口设置，且偏离外壳体的轴线设置，通过控制出油通道的扩张角、偏转角，能够调整雾化后的油气混合物进入燃烧腔体(如火焰筒)的锥角、方向及分布范围，从而促进燃油的高效燃烧。

18、6、本发明的雾化腔内的燃油当量比为6至10，燃油当量比超过富油燃烧极限，并且雾化腔内旋流速度较快，能够将雾化后的油气混合物快速吹入燃烧腔体(如火焰筒)中，以降低雾化装置烧蚀、结焦的风险。

技术特征：

1.一种燃油雾化装置，其特征在于，包括同轴设置地外壳体(1)和导流体(2)；

2.根据权利要求1所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述引气通道(4)位于所述进油通道(5)及所述出油通道(6)的上方，且在所述外壳体(1)的外侧至内侧的方向上，所述引气通道(4)朝向下方倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述引气通道(4)沿所述外壳体(1)的周向间隔设置有多个，多个所述引气通道(4)的纵截面积之和小于所述雾化腔(3)的最小横截面积。

4.根据权利要求1所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述进油通道(5)设置有至少两个，至少两个所述进油通道(5)在所述外壳体(1)的周向上对称设置；在所述外壳体(1)的外侧至内侧的方向上，所述进油通道(5)朝向下方倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述导流体(2)包括相连接地平直段(21)和渐缩段(22)，所述引气通道(4)与所述平直段(21)相对设置，所述进油通道(5)与所述渐缩段(22)相对设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述出油通道(6)形成于所述外壳体(1)的底部，且所述出油通道(6)偏离所述外壳体(1)的轴线设置。

7.根据权利要求6所述的燃油雾化装置，其特征在于，在所述外壳内侧至外侧的方向上，所述出油通道(6)扩口设置，所述出油通道(6)的扩张角为70°至100°。

8.根据权利要求1-5任一项所述的燃油雾化装置，其特征在于，所述雾化腔(3)内的燃油当量比为6至10。

9.一种燃烧室，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的燃油雾化装置。

10.一种发动机，其特征在于，包括：如权利要求9所述的燃烧室。

技术总结
本发明涉及航空燃气涡轮发动机技术领域，公开了一种燃油雾化装置及其燃烧室、发动机，该燃油雾化装置包括同轴设置地外壳体和导流体；导流体设置于外壳体内，且导流体与外壳体间形成有雾化腔；外壳体上形成有引气通道、进油通道及出油通道，引气通道、进油通道及出油通道均与雾化腔连通；其中，引气通道、进油通道均与导流体对应设置，引气通道沿导流体的切向延伸，进油通道朝向导流体延伸。本发明的燃油雾化装置采用旋流与预膜匹配的气动雾化设计，雾化性能好且稳定性高，并且其结构简单，显著降低了加工难度、加工周期及制造成本。

技术研发人员：陶焰明,江立军,高雅,李彩云,王良
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14