航空发动机燃烧室喷嘴内部燃油结焦研究

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1、第37卷第5期航空发动机Vo1．37No．52011年10月Aeroengine0et．2011航空发动机燃烧室喷嘴内部燃油结焦研究贾春燕，王洪铭(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100083)摘要：对在最严重热负荷时喷嘴内部燃油沉积率以及燃油性能参数的变化进行了试验研究。对1个相似的喷嘴试验件进行了传热试验，通过试验修正计算中关键的传热系数，建立了符合喷嘴实际的传热计算方法；用该方法推算发动机在真实条件下发生最严重热负荷的工况，然后进行了燃油沉积率试验，得到了燃油管道沉积率与温

2、度的关系，同时得到了喷嘴和油滤上积沉的特征；对沉积物成分进行了分析，并测定了燃油油样进行性能参数。通过研究结果，提出了改善喷嘴燃油热安定性的措施。关键词：喷嘴；性能；燃油；沉积率；热安定性；航空发动机贾春燕(1970)，女，高级工程师，从事航空发动机主燃烧室设计工作。InvestigateonFuelCokeinNozzleofAeroengineCombustorJIAChun—yan，WANGHong—ming2收稿日期：2011-06—01(1．AVICShenyangAeroengineResearchInstitute，Shenya

3、ng110015，China；2．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100083，China)Abstract：Thechangeoffueldepositionrateandperformanceparametersinthenozzlewasexperimentallystudiedatthemostseriousheatingload．Theheatingtransferexperimentofasimilarnozzlewasconducted．Thekeyheatingtr

4、ansfercoeficientcalculationwascorrectedwithtestdata，andthemethodconsistentwiththenozzlewasbuilt．Themostseriousheatingloadoperationintherealsituationwasprojectedbythemethod，andtherelationshipbetweenthefueldepositionrateandtemperaturewasobtained，andthedepositioncharacteristic

5、sonthenozzleandfuelfilterwasobtained．Thedepositioncomponentswereanalyzed，theperformanceparametersoffuelsamplewasload．Theimprovementsofthenozzlethermalinstabilitywereproposed．Keywords：nozzle；performance；fuel；depositionrate；thermalstability；aeroengine过试验修正计算中关键的传热系数，建立符合喷嘴实0引

6、言际的传热计算方法，并进行了燃油沉积率试验。随着高性能、高压比军用航空发动机的发展，用1燃烧室燃油热负荷计算燃油做冷却剂以冷却发动机的装置的需求迅速增长。本文研究的燃烧室进口参数和燃油流量见表l。燃油用于冷却而升温，同时受到压气机高温气流的进一步加热，极大地增加了燃油的热负荷，使喷嘴内油表1喷嘴主要工况参数温、油管壁温不断提高，造成喷嘴内燃油严重沉积、结焦，附在内壁上。燃油沉积使喷嘴l!生能衰减，导致温场参数巽最大热负荷荔巡航不均而烧伤火焰简和涡轮叶片。对航空发动机而言，空气压力／MPaO．5263．3632．7490．7880．4574．1

7、491．200在各工况下燃油热负荷的确定，只能用传热方法估空气温度／℃262587657650533892484算。各型航空发动机喷嘴中燃油的流动、传热情况等空气流速I(m／s)24．733．936335．832．635．832．0均有其独特设计。燃油流量／(g／s)99．6785．8023．65．4573．0O56．2716．58本文以1个相似的喷嘴试验件进行传热试验，通空气Re3008012194094140267501769O1054504947042航空发动机第37卷通过喷嘴传热试验和换热计算，得到了最大燃油(I．Lg／cm·h)增加

8、表4燃油沉积率与油温、壁温的关系温升，确定了喷嘴最严重热负荷状态为最小气动负荷到17．00～18．87油温一壁温一燃油流量试件管道沉积率状态，计算结果见表2。(~g