燃油噴嘴的功用是將燃油霧化(或汽化)，加速混合氣形成，保證穩定燃燒和提高燃燒效率。航空發動機上採用的燃油噴嘴有離心噴嘴、氣動噴嘴、蒸發噴嘴(又稱蒸發管)和甩油盤式噴嘴等。
基本介紹
- 中文名：航空發動機燃油噴嘴
- 外文名：Aeroengine fuel nozzle
- 學科：航空工程
- 領域：部件設計
- 目的：保證穩定燃燒和提高燃燒效率
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簡介
燃油噴嘴的功用是將燃油霧化(或汽化)，加速混合氣形成，保證穩定燃燒和提高燃燒效率。航空發動機上採用的燃油噴嘴有離心噴嘴、氣動噴嘴、蒸發噴嘴(又稱蒸發管)和甩油盤式噴嘴等。
離心噴嘴
燃油在油壓作用下沿切線方向孔進入噴嘴內腔，高速旋轉，從噴口噴出時，在離心力作用下霧化，形成旋轉的圓錐油霧層，與來自渦流器的旋轉氣流相撞、混合，形成油氣混合氣。
在噴嘴噴油口面積不變的條件下，噴嘴出油量與供油壓力的平方根成正比。目前燃油泵的最高壓力約為10kPa，若保證燃油霧化的最低壓力400kPa，則噴嘴允許的最大供油量約為最小供油量的5倍。然而，發動機在各種飛行條件和工作狀態下，需用油量的變化範圍比上述範圍大得多。例如以低空最大速度飛行（或起飛時），其供油量約等於在高空以最小速度飛行時的10~20倍；如果把起動狀態也估計在內，則供油量的變化可達40~50倍之多。因此，單油路離心噴嘴不能滿足要求，在航空發動機上廣泛採用雙油路離心噴嘴。
離心噴嘴的特點
離心噴嘴可以使燃燒室在寬廣的混合比範圍內穩定燃燒、工作可靠、結構堅固、易於調試，所以廣泛使用在分管和環管燃燒室上。但它要求供油壓力高，存在高溫富油區，容易造成發煙污染，而且在不同飛行條件下，燃燒室出口溫度場變化較大，環形燃燒室的環形通道與噴嘴的圓錐形油霧也不匹配。因此，隨著環形燃燒室的普遍採用和對環境問題的日益重視。這類噴嘴有被蒸發噴嘴和氣動噴嘴取代的趨勢。
氣動噴嘴
氣動噴嘴過去在加力預燃室中常常見到。其工作原理是使油膜與高速氣流相互作用，在氣動力作用下，使油膜破碎霧化，快速形成均勻良好的油氣混合氣。
氣動噴嘴的特點
優點：
（1）油氣混合均勻，避免了主燃區的局部富油區，減少了冒煙和積炭;
（2）火焰呈藍色，輻射熱量少，使火焰筒壁溫較低;
（3）氣動噴嘴不要求很高的供油壓力，而且在較寬的工作範圍內，噴霧錐角大致保持不變，所以容易使燃燒室出口溫度場分布比較均勻、穩定。
缺點：
（1）由於油氣充分摻混，貧油熄火極限大大降低，使燃燒室穩定工作範圍變窄;
（2）在起動時，氣流速度較低，壓力較小，霧化不良。
蒸發噴嘴
在蒸髮式燃燒室內，油氣的混合提前在蒸發管內進行。燃油首先噴入處於高溫燃氣流中的、熾熱的蒸發管內，迅速吸熱並蒸發為燃油蒸氣，與進入蒸發管內的少量空氣初步混合成油氣，然後從蒸發管噴入火焰筒的主燃區內，與大量空氣混合後燃燒。
蒸髮式噴嘴有兩種形式，即“Γ”形和“T”形。
蒸發噴嘴的特點
蒸發噴嘴具有氣動噴嘴類似的優點。
它的缺點是:燃燒室穩定工作範圍較窄;蒸發管本身冷卻較困難;管內預混油氣存在自燃問題，需要輔助起動供油系統;等等口因此，它在主燃燒室土的套用一度發展緩慢。隨著高增壓比、高渦輪前燃氣溫度發動機的日益發展，在整個飛行範圍內，在提高燃燒效率、縮短燃燒室長度、解決發動機冒煙等問題上，環形蒸發燃燒室具有顯著的優勢。所以，近年來這類燃燒室的研究又有了較大的進展，不少發動機上採用了蒸髮式燃燒室。
甩油噴嘴
甩油噴嘴在高轉速、小流量的折流式環形燃燒室中使用。燃油在甩油盤油孔中形成油膜，離開噴口後，由於突然膨脹，使由膜破裂成油珠。在氣動力作用下，油珠變成更小的油霧和空氣混合，進入燃燒區燃燒。
