第九章 航空燃气轮机主燃
烧室工作特性
主燃烧室工作特性的好坏，取决于燃油雾化、与燃油雾化相匹配的空气流动、以及在此基础上的燃烧特性。
本章所涉及的基本内容包括燃油雾化、燃烧室空气动力学、燃油散布、燃烧效率、点火及熄火、燃烧室火焰筒壁冷却等特性分析。
9.1 燃油雾化
在航空燃气涡轮发动机中，燃油喷嘴的功能和要求如下： 1) 在宽广的流量范围内提供良好的雾化； 2) 快速响应燃油流量变化； 3) 与流动的不稳定性无关； 4) 耗能小；
5) 可以缩放设计，提供设计的灵活性； 6) 低成本，轻重量，维护容易，拆装容易； 7) 对制造和安装过程中的轻微损伤不敏感； 8) 燃油受到污染和喷嘴表面积碳时不易堵塞；
9) 受热时不易结焦；
10) 均匀的径向和周向燃油浓度分布。
航空燃气轮机主燃烧室中，主要的喷嘴有离心喷嘴、空气雾化喷嘴、甩油盘喷嘴和蒸发管喷嘴。如图9-1-1所示。
（a）离心喷嘴 （b）空气雾化喷嘴
（c）甩油盘喷嘴
（d）蒸发管喷嘴
图9-1-1 航空燃气轮机燃烧室中各种喷嘴
9.1.1 离心喷嘴(压力雾化喷嘴)
离心喷嘴属于压力雾化喷嘴的一种.主要有两种结构,一种是单油路离心喷嘴,一种是双油路离心喷嘴,双油路离心
喷嘴相比于单油路离心喷嘴扩大了工作范围.如图9-1-2所示.
单油路离心喷嘴 双油路离心喷嘴
图9-1-2 离心喷嘴的结构
进入离心喷嘴的燃油做切向运动，由于离心运动建立了空心涡，在喷嘴出口，旋转的燃油同时有轴向速度和切向速度，形成空心油膜，油膜失稳形成液雾，如图9-1-3所示。
图9-1-3 离心喷嘴的油膜运动
由于压力不同，将形成不同的形态，如图9-1-4所示随着燃油压力的增加，喷嘴喷雾的形态变化。通常，喷嘴压力降大于0.1MPa，即可得到一个充分发展的油雾。
图9-1-4 燃油喷雾的各种形态 燃油流量和喷嘴压力降之间的关系
?l，设通过离心喷嘴出口的截面积为An的液体流量为m如图
9-1-5所示。则通过喷嘴的燃油流量如下式计算：
?l?Cd?lAnvm
Cd是考虑了通过离心喷嘴流动时的各种损失的流上式中，
量系数，v是通过喷嘴在一定压力降?Pl的情况下能够达到的理论喷射速度，该喷射速度由下式计算：
v?2?Pl?l
?l与喷嘴压力降?Pl之间的关系如下： 可以建立燃油流量m?l?CdAn2?l?Pml
图9-1-5 喷嘴几何结构示意
可以稍加变形得到流量数的定义：
FN??lm?Pl?CdAn2?l
流量数是一个表达喷嘴特性广泛使用的参数，仅与喷嘴的几何结构和通过的流体有关，与喷嘴的工况无关，因此它给
0.5kg/hrMPa定了某种用途下的喷嘴“尺寸”。其单位是。
喷嘴设计的核心是确定在离心喷嘴一定的几何结构情况下的流量系数。 离心喷嘴的流量系数
燃油通过整个喷嘴旋流室的流动过程中，是一个复合运动，有切向速度，轴向速度和径向速度。在离心喷嘴出口，有一小段平直段，燃油在此处的运动可以视为一个切向运动加轴向运动的复合运动。如图9-1-6所示。