航空发动机燃油喷嘴
加工工艺对航空发动机燃油喷嘴性能的影响研究
（ ． ｈ ｎ ａ ｇＡｅｏｐ ｃ ｉｅｓｙ Ｓ ｅ ｙ ｎ １ １ ６Ｃｈｎ ； ． ｈ ｎ ａ ｇＬｍｉｇ １ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｒ ｓａｅＵｎｖ ｒ ｔ， ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ３ ， ｉａ ２ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｉ ｎ ｉ
ｑ ａｔｙ ｆｈ ｊｃ ｒｓ ｉ ｃ ｙ ｒｐｒｏ ａ ｔｑ ａｒｔ ｏ ｔｅｎｚｌ ｒｄｕ ｎ ｅ ｒｓ ｓｃ ｏ ｒａｏ ｅｓｉ ｒＴ ｅ ｏｚ ｎ ｉ ｒ ｕ ｎｉ ｅｉ ｅｔ ｒ ｔ ｏｏｔ ｎｌｏ ｕｄａ ｆｈ ｏｚ ｉｓ ｄｔ ｏｓ ｅｔ ｎａｅ ｆｈ ｗｌ ． ｈ ｚｌ ａｄｓ ｌ ｔ ｏ ｔ ｎ ｏ ｉｄ ｅ ｌ ｐ ｉ ｅ ｅａ ａ ｈｃ ｉ ｔ ｅ ｎ ｅ ｗｅ
第 ３ ８ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第 １ 期
２１ ０ ２年 ２月
航 空 发 动 机
Ａｅ ｏ ｎ ｉ ｒ ｅ ｇｎｅ
Ｖ０３８ Ｎ０ １ １ ．
Ｆｅ ２ ２ ｂ． ０１
加工工艺对航 空发 动机燃油喷嘴
性 能 的影 响研究
刘 凯 张宝 诚 ’ 宋 文超 ， 洪安 ’ ， ， 马
（ ． 阳航空航天大学 ， 阳 １０ ３ ； ． 阳黎明航空发动机 （ 团） 限责任公司 ， 阳 １０ ４ ） １沈 沈 １１ ６ ２ 沈 集 有 沈 １０ ３
Ａ ｒｅｇ ｅ（ ｒｕ ）ｔ．Ｓ ｅｙｎ １０ ３ Ｃｈｎ） ｅｏｎ ｉ Ｇ ｏ ｐＬｄ， ｈｎ ａｇ１ ０４ ， ｉａ ｎ Ａ ｓｒｃ： ｈ ｃ ｎｃｌ ｅ ｕ ｅ ｎｓ ｎ ｅｍａｈｎｎ ｃｎ ｌ ｙｏ ｅｍａ ａ ｓｉ ｔｅｉ ｅｔｒ ｅｅｐｅｅｔｄ Ｔ ｅｆｅ ｆ ｗ ｂ ｔ ｔＴ ｅｔ ｈ ｉ ｑ ｉ ｍｅｔ ａ ｄｔ ｃｉｉｇｔ ｈ ｏ ｇ ｆ ｈ ｉ ｐａ ｎ ｈ ｊｃｏ ｒ ｒｓｎｅ． ｈ ｌ ｏ ａ ｅ ａｒ ｒ ｈ ｅ ｏ ｔ ｎ ｎ ｗ ｕ ｌ ｃａａｔｒｔ ｓ ｓｒ ｏｅａ ｇ ， ａｔｒＭｅｎＤ ａ ｅｅ （ＭＤ ｎ ｔ ｄｓｉｕｉｎｌ ｅｅｍ ａｕｅ ｙｔｅｔ ｔＦ ｒｔｅｐｅｓｒ ｈｒｃｅ ｓｃ， ｐａ ｃｎ ｎｌ Ｓ ｕｅ ａ ｉｍ ｔ ｉｉ ｙ ｅ ｒ Ｓ ）ａ ｄｉ ｉｒ ｔ ａ ｗ ｒ ｅｓｒｄｂ ｈ ｅ ． ｏ ｒ ｕｅ ｓ ｔｂ ｏ ｗ ｓ ｈ ｓ
航空发动机燃油喷嘴
航空涡轮发动机使用的喷油嘴有离心式喷油嘴、气动式喷油嘴、蒸发管式喷油嘴和甩油喷嘴。
离心式喷油嘴内装有一个旋流器，其工作原理如图所示。
燃油从切向孔进入旋流室内，在旋流室内作急速的旋转运动，燃油从喷孔喷出后，受惯性力和空气撞击力的作用破裂成无数细小的油珠，从而获得良好的雾化结果。
由于发动机在不同的转速下工作时，所需油量的变化很大。
大转速时的供油量，一般比小转速时的供油量大十几至几十倍。
只有一条通路面积的单路喷油嘴就不能满足要求，所以目前有的发动机使用双路离心喷油嘴。
离心喷嘴的优点是能够形成均匀的混合气保证燃烧室在宽广的混合比例范围内工作，工作可靠，结构坚固易于调试，在航空发动机中使用广泛。
其缺点是1，供油压力要求高2，存在高温富油区，易造成发烟污染3，出口温度场不均匀4，与环形燃烧室不协调。
气动式喷油嘴的出现,克服了离心式喷油嘴的以下两个缺点：喷油量与喷油雾化质量都直接与供油压力相关：在大供油量时,由于雾化质量好，大部分是小直径的油珠,由于其动量小,都聚集在喷油嘴附近,容易形成积炭。
而气动式喷油嘴油量的改变是依靠供油压力，而雾化质量则依靠另外的气动因素。
气动式喷嘴油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油区，减少了冒烟和积碳；火焰呈蓝色，辐射热量少使火焰筒壁温较低，气动喷嘴不要求很高的供油压力，而且在较宽的工作范围内，喷雾锥角大致保持不变，所以容易使燃烧室出口温度场分布比较均匀稳定。
气动式喷嘴简化了供油管道仅用单管供油。
其缺点是：由于油气充分掺混贫油熄火极限大大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄；在启动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。
在装用蒸发管的燃烧室内，油气的混合提前在蒸发管内进行，如图所示。
经在 T 型热管壁加热蒸发，进一步与这部分高温空气掺合。
实践证明使用蒸发管的燃烧室燃烧效率较高，不冒烟，出口温度场比较稳定。
这种蒸发管式的供油装置与环形燃烧室相回合,得到广泛的应用。
甩油喷嘴在高转速、小流量的折流环形燃烧室中得到广泛运用。
航空发动机的组成
航空发动机的组成航空发动机作为飞机的“心脏”，是飞机起飞、巡航和着陆不可或缺的重要组成部分。
它所拥有的强大动力能够使飞机在空中运转，并帮助飞机完成各种任务。
那么，航空发动机由哪些部分组成呢？下面将分步骤为大家阐述。
第一步：气体进口系统航空发动机的气体进口系统是航空发动机能量产生的源头，其主要组成部分有进气道、空气过滤器、鼓风机和燃油喷油嘴等。
进气道的作用是采集高速气流，将其传送到发动机内部。
空气过滤器的作用是保证进气口不收到杂质的影响。
鼓风机的作用是向进气道提供大量的气流，为燃烧提供支撑。
燃油喷油嘴的作用是将燃油雾化，并通过燃烧产生高温高压气体。
第二步：压气机系统航空发动机的压气机系统是负责将大气中的空气压缩成高压气体的部分。
压气机系统包括低压压气机、高压压气机和驱动压气机三部分。
低压压气机主要负责将气体压缩至1-2大气压力，而高压压气机则负责将气体压缩至15-20大气压力。
最后，驱动压气机将已经压缩后的气体压缩至更高的压力。
第三步：燃烧室系统燃烧室系统是航空发动机最重要的部分之一，负责将压缩后的气体和燃油混合并燃烧，进而释放出高温高压气体。
燃烧室的设计可以影响气体的高热效能和低燃油消耗率。
燃烧室中通常有喷油器、火花器、燃烧室壁、引导环等组成部分。
第四步：涡轮系统涡轮系统是航空发动机的最后一个组成部分。
它主要包括高压涡轮、低压涡轮和下行运动涡轮三部分。
它们的作用是将燃烧后的气体流向推出发动机，从而产生动力。
高压涡轮和低压涡轮之间通过轴连接。
下行运动涡轮则负责将燃烧后的气体排放出机外。
综上所述，航空发动机的组成由气体进口系统、压气机系统、燃烧室系统和涡轮系统四个部分组成。
它们各司其职，协作发挥着强大的动力，成为飞行的物理支撑。
随着科学技术的不断突破，航空发动机的组成也在不断更新升级，使得它们更加高效、可靠和安全。
航空发动机主要部件介绍
航空发动机主要部件介绍航空发动机是飞机的心脏，是实现飞行动力的关键部件。
它由众多主要部件组成，每个部件都发挥着重要的作用。
本文将从气缸、涡轮、燃烧室和喷嘴等几个方面介绍航空发动机的主要部件。
气缸是航空发动机中的重要组成部分之一。
气缸是发动机的燃烧室，通过气缸内的活塞来完成燃烧过程。
气缸内的燃料与空气混合后，被点燃产生高温高压气体，推动活塞运动，从而驱动发动机的转子。
气缸的材料通常采用高强度、高温耐受性的合金材料，以确保发动机在高温高压环境下的正常工作。
接下来是涡轮，也是航空发动机的重要组成部分之一。
涡轮是由多个叶片组成的旋转机构，通过高温高压气体的冲击，驱动涡轮旋转。
涡轮旋转时，带动压气机和涡轮机等部件的转动，从而实现发动机的工作。
涡轮的材料通常采用耐高温、高强度的合金材料，以确保发动机在高温环境下的可靠运转。
燃烧室是航空发动机中的关键部件之一。
燃烧室是将燃料和空气混合并点燃的场所，产生高温高压气体，推动活塞运动。
燃烧室需要具备高温耐受性和良好的密封性，以防止燃气泄漏和热量损失。
燃烧室的结构通常采用复杂的冷却系统和热隔离材料，以确保燃烧室内部的温度在可控范围内。
喷嘴是航空发动机中的重要部件之一。
喷嘴主要负责将高温高压气体排出发动机，并产生推力。
喷嘴的结构通常采用可调节的喷嘴喉道，使喷出的气体能够以最佳角度和速度排出，从而提高发动机的效率和推力。
喷嘴的材料通常采用高温耐受性和耐腐蚀性较好的合金材料。
除了以上介绍的部件外，航空发动机还包括压气机、燃油系统、冷却系统和控制系统等。
压气机用于将空气压缩，提供给燃烧室进行燃烧。
燃油系统负责将燃料供给燃烧室，确保燃料的正常燃烧。
冷却系统用于降低发动机中各部件的温度，保证其正常工作。
控制系统则负责监控和控制发动机的运行，确保其安全可靠。
航空发动机的主要部件包括气缸、涡轮、燃烧室和喷嘴等。
这些部件密切配合，共同完成发动机的工作。
它们的设计和制造需要考虑到高温高压的环境和复杂的工作条件，以确保发动机的性能和可靠性。
航空发动机燃油喷嘴的设计与优化
航空发动机燃油喷嘴的设计与优化航空飞行是人类最为直接、最为快捷的交通工具，而航空发动机则是飞机的“心脏”，决定着飞行的安全和性能。
燃油喷嘴作为航空发动机的其中一个重要组成部分，对于燃油的喷射和燃烧过程具有至关重要的作用。
因此，设计优化航空发动机的燃油喷嘴，一直是航空工程师们的研究重点之一。
一、航空发动机燃油喷嘴的设计燃油喷嘴是把燃料喷射到燃烧室内形成燃烧的散热器，其结构和性能直接决定了燃烧过程的效率和质量。
燃油喷嘴的设计要满足以下条件：1.燃料喷出速度要适中，在保证足够燃烧的前提下，尽量缩小燃料喷射速度，以减小燃油的分散程度，提高燃烧质量，同时，也能够减少冲击波的引起的噪声和振动。
2.燃料喷雾要均匀，这要求燃油喷嘴在喷出时，能够形成均匀的雾化效果，防止燃料出现滴状或流状现象。
3.燃油喷射角度要精确，航空发动机的燃烧室形状不同，对于不同的燃油喷嘴来说，其喷射角度也要有所调整，以确保燃料喷射到燃烧室的最优位置，尽可能地提高燃烧效率，减少废气排放。
二、航空发动机燃油喷嘴的优化航空发动机燃油喷嘴的设计需要重点考虑喷口径，喷口形状和喷油压力三个方面，优化这些因素可以提高其喷雾效果和喷射精度。
此外，为了使发动机燃料效率得到最大化，通过优化燃油喷嘴的设计，实现燃油喷射的匹配，进一步改进废气排放和燃油消耗的情况。
1. 喷口径的优化喷口径越小，则燃料能够更加均匀地喷到燃烧室中，使燃烧效率得到提高，同时还能减少喷口对空气流动的影响，使燃油消耗更加可控。
但是喷口径过小，则又会对燃油的流动和传输产生较大的阻力，需要更大的喷油压力才能达到所需要的喷射速度，此时就需要对喷油压力的控制精度加强。
2. 喷口形状的优化不同形状的喷口对于燃油喷射的效果是不同的。
一般而言，锥形燃油喷嘴的喷雾效果比较好，其射出的燃油雾滴分布相对均匀，因此，其燃烧效率更高。
同时，锥形喷嘴的流体外形结构相对简单，易于制造和维护，因此也更受航空发动机制造商的欢迎。
某型航空发动机燃油喷嘴试验及火焰筒头部的数值模拟
Ａｂｔａｔ Ｔｅ ｐｒｔ ｇｃａａｔｉｉ ｎ ｏ ｉ ｉ ｕ ｌ ｎａｒｅ＃ｎｆｅ ｎｚｅ ｅ ｐｒ ｅｔ ｎ ｖ — ｓ ｃ ： ｈ ｅ ｉ ｒｃ ｒ ｔｓ ｄａ ｍｚ ｏ ｑａｉ ｏ ｅ ｎ ｅｕｌ ｏｚ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄａ ｉ ｅ ｒ ｏ ａｎ ｈ ｅ ｓｃ ａ ｔ ｔ ａ ｎ ｔ ｆａ ｙ ｏ ｌｗ ｅ ｘ ｍ ｅ ｄ ｎ ｓ ｅ
场不 均匀 ， 产生 局部 热 区 ， 影响 涡轮 寿命 。 （） ４ 喷雾锥 角过 大 ， 滴 打 到火 焰筒 头 部 壁 面 ， 油
会 造成头 部烧蚀 。
象， 在综 合试 验器 上 ， 深入 地测定 了该 喷嘴 的压力 较
（） ５ 喷雾 锥角过小 ， 使更多油滴集中在火焰筒 中心线燃 烧 ， 中心过 于富油 ， 易 冒烟 。 容 因此 ， 嘴 的雾 化 特性 对 燃 烧 室 的性 能 和 工 作 喷
寿命影 响很 大 ， 嘴 的设 计 和 试验 研 究 是 发动 机 研 喷
某旋流式燃油喷嘴流场分析
第2期2021年2月机械设计与制造Machinery Design&Manufacture107某旋流式燃油喷嘴流场分析易宗礼，侯力，游云霞，王友胜（四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065）摘要:旋流式喷嘴是航空发动机进油系统和实现燃油雾化的重要部件。
为了探究一种旋流式喷嘴的雾化角度,文章介绍了一种旋流式喷嘴的结构特点和工作原理，运用VOF两相流方法与Realizable k-e模型模对喷嘴的内外部流场进行数值模拟。
结果显示:数值仿真可以较好的模拟喷嘴的雾化特性,随着供油压力增大,喷嘴出口流量和速度均增大，燃油喷射速度沿轴线中心对称分布,在靠近中心轴线处有锥形空气回流，空气回流速度随供油压力的增大而增大。
8种不同压力下的结果表明，雾化角度随进出口压差的增加而增大，供油压力0.3MPa时的雾化锥角为702。
,是满足喷嘴工况条件的适宜供油压力。
关键词:旋流式喷嘴;数值仿真;喷射锥角;速度分布中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021)02-0107-05Flow Field Analysis for a Pressure-Swirl NozzleYI Zong-li,HOU Li,YOU Yun-xia,WANG You-sheng(School of Manufacturing Science and Engineering,Sichuan University,Sichuan Chengdu610065,China)Abstract：77ie pressure-swirl nozzle is an important part of the aero engine intake system and fuel atomization.In order to explore the atomization angle of a pressure-swirl nozzle,the paper introduces the structure characteristics and working principle of a pressure-swirl nozzle.The VOF method and the Realizable k-e model are used to simulate the internal and external flow fields of the pressure—swirl nozzle.The results show that the numerical simulation can reasonably predict the atomization characteristics of t he nozzle.As the pressure increases,the nozzle outlet flow rate and velocity increase,the fuel injection velocity is syrnmetricaRy distributed along the center of axis,there is an air—cone near the central axis,and the conical air reflux velocity is increases as the supply pressure increases.Eight different pressures indicate that the atomization angle increases with the pressure difference.It is found that the atomization,cone angle is70.2°,when the oil supply pressure is0.3MPadvhich is the optimal oil supply pressure to meet the working conditions.Key Words:Swirl Nozzle；Numerical Simulation；Atomization Angle；Velocity Distribution1引言燃油喷嘴是航空涡轮发动机关键部件，旋流式喷嘴是其中一种常用的类型。
某型航空发动机燃油喷嘴对比试验研究
3、探索新型高性能燃油喷嘴材料的研究和应用，提高燃油喷嘴的耐高温、耐 腐蚀性能，以满足航空发动机更加严苛的工作需求。
4、加强国际合作与交流，共同推进航空发动机燃油喷嘴的研究与发展，提升 我国在航空领域的国际竞争力。
参考内容
引言
某型航空发动机燃油喷嘴是航空动力系统的重要组成部分，对于发动机的燃烧 效率和性能有着至关重要的影响。由于燃油喷嘴的设计和制造涉及到复杂的流 体动力学、热力学和材料科学等领域，因此需要通过试验研究来验证其工作性 能和稳定性。本次演示将对某型航空发动机燃油喷嘴进行试验研究，旨在深入 了解其工作原理和性能特点，为发动机的整体性能优化提供依据。
在当前的航空发动机燃油喷嘴研究中，如何实现喷嘴内燃油喷射的优化是一大 挑战。喷嘴内燃油的喷射受到多种因素的影响，如燃油压力、喷嘴结构、气动 性能等。这些因素之间的相互作用及其对燃油喷射的影响机制尚不明确，因此， 开展相关的研究工作具有重要意义。
为了深入探讨航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制，本次演示采用实验研究与理 论分析相结合的方法。首先，设计并制作不同结构参数和几何形状的燃油喷嘴 模型，通过实验测试不同喷嘴的性能表现。然后，结合实验数据，运用数值模 拟方法对喷嘴内燃油的流动、雾化、混合过程进行详细分析，以揭示喷嘴结构 参数与燃油喷射性能之间的内在。
5、实验结束后，将实验数据进 行整理和分析。
1、开展更加细致的对比试验研究，综合考虑不同类型燃油喷嘴的性能、经济 性和环保性等多方面因素，为实际应用提供更加全面的理论依据。
2、加强燃油喷嘴的优化设计研究，通过采用先进的数值模拟方法和试验手段， 对燃油喷嘴的结构参数进行精细化调整和优化，以进一步提高燃油喷嘴的性能。
实验研究结果表明，燃油喷嘴的结构参数对燃油的喷射性能具有显著影响。具 体来说，喷嘴出口直径、出口角度和燃油压力对燃油的喷射范围、速度和雾化 效果具有决定性作用。同时，喷嘴内部流道的设计也对燃油流动和混合过程产 生重要影响。
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航空涡轮发动机使用的喷油嘴有离心式喷油嘴、气动式喷油嘴、蒸发管式喷油嘴和甩油喷嘴。
离心式喷油嘴内装有一个旋流器，其工作原理如图所示。
燃油从切向孔进入旋流室内，在旋流室内作急速的旋转运动，燃油从喷孔喷出后，受惯性力和空气撞击力的作用破裂成无数细小的油珠，从而获得良好的雾化结果。
由于发动机在不同的转速下工作时，所需油量的变化很大。
大转速时的供油量，一般比小转速时的供油量大十几至几十倍。
只有一条通路面积的单路喷油嘴就不能满足要求，所以目前有的发动机使用双路离心喷油嘴。
离心喷嘴的优点是能够形成均匀的混合气保证燃烧室在宽广的混合比例范围内工作，工作可靠，结构坚固易于调试，在航空发动机中使用广泛。
其缺点是1，供油压力要求高2，存在高温富油区，易造成发烟污染3，出口温度场不均匀4，与环形燃烧室不协调。
气动式喷油嘴的出现,克服了离心式喷油嘴的以下两个缺点：喷油量与喷油雾化质量都直接与供油压力相关：在大供油量时,由于雾化质量好，大部分是小直径的油珠,由于其动量小,都聚集在喷油嘴附近,容易形成积炭。
而气动式喷油嘴油量的改变是依靠供油压力，而雾化质量则依靠另外的气动因素。
气动式喷嘴油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油区，减少了冒烟和积碳；火焰呈蓝色，辐射热量少使火焰筒壁温较低，气动喷嘴不要求很高的供油压力，而且在较宽的工作范围内，喷雾锥角大致保持不变，所以容易使燃烧室出口温度场分布比较均匀稳定。
气动式喷嘴简化了供油管道仅用单管供油。
其缺点是：由于油气充分掺混贫油熄火极限大大降低，使燃烧室稳定工作范围变窄；在启动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。
在装用蒸发管的燃烧室内，油气的混合提前在蒸发管内进行，如图所示。
经在 T 型热管壁加热蒸发，进一步与这部分高温空气掺合。
实践证明使用蒸发管的燃烧室燃烧效率较高，不冒烟，出口温度场比较稳定。
这种蒸发管式的供油装置与环形燃烧室相回合,得到广泛的应用。
甩油喷嘴在高转速、小流量的折流环形燃烧室中得到广泛运用。