航空发动机燃油喷嘴

燃油喷嘴的功用是将燃油雾化(或汽化)，加速混合气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。航空发动机上采用的燃油喷嘴有离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴(又称蒸发管)和甩油盘式喷嘴等。

简介燃油喷嘴的功用是将燃油雾化(或汽化)，加速混合气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。航空发动机上采用的燃油喷嘴有离心喷嘴、气动喷嘴、蒸发喷嘴(又称蒸发管)和甩油盘式喷嘴等1。

离心喷嘴燃油在油压作用下沿切线方向孔进入喷嘴内腔，高速旋转，从喷口喷出时，在离心力作用下雾化，形成旋转的圆锥油雾层，与来自涡流器的旋转气流相撞、混合，形成油气混合气。

在喷嘴喷油口面积不变的条件下，喷嘴出油量与供油压力的平方根成正比。目前燃油泵的最高压力约为10kPa，若保证燃油雾化的最低压力400kPa，则喷嘴允许的最大供油量约为最小供油量的5倍。然而，发动机在各种飞行条件和工作状态下，需用油量的变化范围比上述范围大得多。例如以低空最大速度飞行（或起飞时），其供油量约等于在高空以最小速度飞行时的10~20倍；如果把起动状态也估计在内，则供油量的变化可达40~50倍之多。因此，单油路离心喷嘴不能满足要求，在航空发动机上广泛采用双油路离心喷嘴。

离心喷嘴的特点离心喷嘴可以使燃烧室在宽广的混合比范围内稳定燃烧、工作可靠、结构坚固、易于调试，所以广泛使用在分管和环管燃烧室上。但它要求供油压力高，存在高温富油区，容易造成发烟污染，而且在不同飞行条件下，燃烧室出口温度场变化较大，环形燃烧室的环形通道与喷嘴的圆锥形油雾也不匹配。因此，随着环形燃烧室的普遍采用和对环境问题的日益重视。这类喷嘴有被蒸发喷嘴和气动喷嘴取代的趋势2。

气动喷嘴气动喷嘴过去在加力预燃室中常常见到。其工作原理是使油膜与高速气流相互作用，在气动力作用下，使油膜破碎雾化，快速形成均匀良好的油气混合气。

气动喷嘴的特点优点：

（1）油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油区，减少了冒烟和积炭;

（2）火焰呈蓝色，辐射热量少，使火焰筒壁温较低;

（3）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。

缺点：

（1）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;

（2）在起动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。

蒸发喷嘴在蒸发式燃烧室内，油气的混合提前在蒸发管内进行。燃油首先喷入处于高温燃气流中的、炽热的蒸发管内，迅速吸热并蒸发为燃油蒸气，与进入蒸发管内的少量空气初步混合成油气，然后从蒸发管喷入火焰筒的主燃区内，与大量空气混合后燃烧。

蒸发式喷嘴有两种形式，即“Γ”形和“T”形3。

蒸发喷嘴的特点蒸发喷嘴具有气动喷嘴类似的优点。

它的缺点是:燃烧室稳定工作范围较窄;蒸发管本身冷却较困难;管内预混油气存在自燃问题，需要辅助起动供油系统;等等口因此，它在主燃烧室土的应用一度发展缓慢。随着高增压比、高涡轮前燃气温度发动机的日益发展，在整个飞行范围内，在提高燃烧效率、缩短燃烧室长度、解决发动机冒烟等问题上，环形蒸发燃烧室具有显著的优势。所以，近年来这类燃烧室的研究又有了较大的进展，不少发动机上采用了蒸发式燃烧室。

甩油喷嘴甩油喷嘴在高转速、小流量的折流式环形燃烧室中使用。燃油在甩油盘油孔中形成油膜，离开喷口后，由于突然膨胀，使由膜破裂成油珠。在气动力作用下，油珠变成更小的油雾和空气混合，进入燃烧区燃烧2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所