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航空发动机主燃烧室中的燃烧 0702102班 2014寝室 朱少飞 沈迪迪 王辉 张春楠 邓瑞渠 周晓伟 演讲： 朱少飞 目前飞机的发动机一般均采用航空燃气轮机。主燃烧室是它的三大核心部件之一。对于军用发动机还设有加力燃烧室。它们工作的优劣直接影响发动机的性能。本文主要介绍航空发动机的概况。 摘要： 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 目前飞机的发动机一般均采用航空燃气轮机。主燃烧室是它的三大核心部件之一。对于军用发动机还设有加力燃烧室。它们工作的优劣直接影响发动机的性能。本文主要介绍航空发动机的概况。 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 1 主燃烧室工作过程 从发动机压气机来的空气以高达 170 米/秒的速度进入燃烧室。由于这一速度太高，不适于燃烧，所以必须降低空气速度，使空气扩压，即使之减速并提高静压。煤油和空气混合物在化学恰当比下的湍流火焰传播速度一般只有每秒几米。 空气经过扩 压器扩压后速度大约为 25 米/秒，仍大于火焰传播速度，使火焰不能稳定。因此，必须在燃烧室中创造出一个低的轴向速度区，以使火焰在发动机整个工作范围内都能稳定燃烧。 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 在燃烧区附近的火焰筒体壁面上有选定数量的二股气流孔(见图1)，有 20%的空气穿过这些孔进入主燃区。从旋流叶片进来的空气和从二股气流孔进来的空气相互作用，形成一个低速回流区。它呈回旋涡流形状，类似发烟环，起稳定和驻留火焰的作用（图3）。回流燃气将新喷入的燃油滴迅速加温到点燃温度，促进它们的燃烧。 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 航空发动机主燃烧室示意图 2 燃油供应 燃油可以选用二种不同方式之一供入空气流中。 最普通的是用喷嘴将雾化良好的燃油喷入回旋的空气流中。第二种方式是让燃油预先汽化，然后进入燃烧区。 在汽化方式中（图4） ，燃油从供油管喷入位于火焰筒内部的汽化管中。这些汽化管将燃油折转 180°，喷入火焰筒头部，与主燃区空气形成可燃混气，在主燃区燃烧。高温燃气对汽化管加热，有利于燃油在汽化管蒸发。主空气流同时流入火焰筒进口段孔和二股气流孔。冷区和稀释空气经限流孔进入火焰筒，其方式与进入雾化式火焰筒相似。 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 3 燃烧室的基本结构 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 (1)扩压器 由燃烧室内外壳和火焰筒头部构成的一个扩压通道。用它来降低速度，提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力损失。气流的扩压减速是在扩散形通道中实现的。一般扩压器进、出口截面积之比 F进：F出=0. 5~0. 3，使压气机出口气流速度由120~180m／s 降低到 30 ~50m／s。气流在扩压器中的压力损失约占燃烧室总压力损失的 1／3，扩压器长度约占燃烧室总长的 1／4。因此，合理设计扩压器对于改善燃烧条件、改进燃烧室性能、减少燃烧室尺寸和重量有着重要意义。 3 燃烧室的基本结构 (2)喷油嘴 用来供油，使燃油喷射雾化，一般设在火焰头部的中心部位。 (3)火焰筒 燃烧在其内部进行，在壳体上开有多排大小不同形状各异的孔，用以通过不同用途的空气，保证燃烧充分、掺混均匀并使壁面得到冷却。 (4)旋流器 装在火焰筒头部中间，用多个以一定角度安装的叶片组成，使进气旋转，形成回流区，保证火焰稳定。 (5)点火器 供启动点火用，有的直接用电嘴，有的用一个小型的预燃室。 (6)联焰管 将有点火器的火焰筒先点燃，再经联焰管点着其它火焰筒。 不同型号发动机燃烧室的这些部件的结构、形状、组合不同，因而性能有差异。 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 4 燃烧室性能指标  《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 燃烧室必须能够允许燃油在范围广泛的工作状态下有效地燃烧而不致产生巨大的压力损失。此外，如果火焰熄灭了，它必须能够重新点燃。在完成这些功能时，火焰筒和喷嘴雾化器部件必须在机械上是可靠的。 燃气涡轮发动机按等压循环工作，因而，燃烧过程的压力损失必须保持在最低水平。在提供足够的湍流和掺混时，总压损失在燃烧室进口空气压力的 3~8%之间变化。 4.1 燃烧强度 《航空发动机主燃烧室中的燃烧》 能源2班 2014 由燃烧室或任何别的热量发生装置放出的热量取决于燃烧区的容积。因而，为了获得要求的高功率输出，一个相当小而紧凑的燃气涡轮燃烧室必须以极高的放热率放热。例如，在起飞状态，一台罗尔斯·罗伊斯公司的RB211-524发动机每小时消耗9368kg燃油。这种