民用航空发动机低排放燃烧室技术发展现状及水平

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1、航空学报Feb．252014V01．35No．2332．350ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn民用航空发动机低排放燃烧室技术发展现状及水平张弛1，林宇震1’*，徐华胜2，许全宏11．北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室，北京1001912．中国燃气涡轮研究院，四川成都610500摘要：为了从科学和技术的角度展望民用航空发动机低排放燃烧室技术的发展方向，基于污染物生成机理及控

2、制原理阐述了富油和贫油燃烧的污染排放控制方法，回顾了富油一蟀熄一贫油燃烧(RQL)、贫油预混预蒸发燃烧(LPP)和贫油直接喷射燃烧(LDI)3种低污染燃烧技术的发展现状，并分析了新一代民用航空低排放燃烧室技术目前所达到的低污染排放水平。采用贫油燃烧技术的双环预混旋流器燃烧室(TAPS)已经应用于型号并取证，其NO。排放比CAEP／6(Com—mitteeonAviationEnvironmentalProtection／6)标准低50．0％～65．8％，达到了超低排放水平，证明了贫油燃烧的发展潜力。要实现Nq排放比CAEP／6低75．0％以上的超超低排放目标，需要

3、利用燃烧数值模拟和光学诊断等先进工具，对燃烧室内喷雾、混合、流动、燃烧及它们之间的非定常相互作用开展更深入的研究。关键词：民用航空；航空发动机；燃烧室；污染物；低排放；氮氧化物；富油燃烧；贫油燃烧中图分类号：V231．2文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)02—0332—19民用航空发动机，是指用于航线运营商业运成伤害；另一类是对全球气候变化(GlobalCli—输飞机的动力以及通用航空的动力，包括涡扇、涡mateChange)的影响，民航N眈排放所引起的整桨及活塞发动机，最具代表性的是干线和支线民体效应与CO：类似。为了提高整机效率，日益增用飞

4、机所广泛使用的先进大涵道比涡扇发动机。长的航空发动机燃烧室工作压力和温度使NQ成与军用航空发动机相比，民用航空发动机有着自为最难控制的污染物[1]。另外，虽然航空发动机的身特殊的设计技术，在“安全性、经济性、环保性、排放只占全球热动力装置中燃烧污染排放的一小舒适性”(简称“四性”)等方面有特殊需求，特别是部分，但它具有排放地域和空域集中的特点口j。对“环保性”的强制规定，必需满足适航的强制性为了降低民用航空污染排放，美国从20世纪规定和用户的要求。70年代开始执行了一系列国家大型计划支持民民用航空发动机污染排放物包括氮氧化物机低排放燃烧室的基础研究和技术验证，以每

5、15(NO。)，一氧化碳(C0)，未燃碳氢(UHC)和冒烟年NO，排放降低50．0％的速度发展[3]，而且新(Smoke)等，其危害主要分为两大类：一类是对局一代的低排放燃烧室已经达到了实用级别的技术部空气质量(LocalAirQuality)的影响，对机场成熟度，其应用平台发动机已经取证[4]。附近的乘客、机场工作人员和周围居民的健康造在全球范围内美国的民用航空低排放燃烧室收稿日期：2013．06—14；退修日期：2013—06—24；录用日期：2013—08—06；网络出版It't担J：2013-08-2809：48网络出版地址：www．cnki．net／kc

6、ms／detail／11．1929．V．20130828．0948．002．htmI基金项目：北航“唯实”人才培育基金(YWF-11—03一Q-023)*通讯作者．Tel．：010—82316518E-mail：linyuzhen@buaa．edu．crl寻l瑗豢武IZhangC，LinYZ．XuHS．etal．Developmentstatusand／eve／oflowemissionscombustortechnologiesforcivilaero-engine[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(2

7、)：332-350．张穗．辕字震，徐华胜，等．民用航空发动机低捧教燃浇室技术发展现状及水平[J]．航空学报。2014．35(2)：332-350．万方数据张弛等：民用航空发动机低排放燃烧室技术发展现状及水平技术发展处于世界领先水平，至今其他国家或地从20世纪70年代至今，所有额定推力F。。大区尚未有低排放燃烧室发展到适航取证阶段，但于89kN的航空发动机在LTO循环内的NO。排相关的基础研究和关键技术攻关已经开展多年。放取证数据也在图1中展示。由图可以看出，1990年以后取证的发动机基本上都满足CAEP／61民用航空发动机燃烧室排放水平标准，但为了满足市场需求，发

8、动机制造商