一种分体式低污染燃料喷嘴结构及航空器的制作方法

本技术涉及燃料喷嘴，特别地，涉及一种分体式低污染燃料喷嘴结构。同时，本技术还涉及一种包括上述分体式低污染燃料喷嘴结构的航空器。

背景技术：

1、在这一部分中提供的信息是为了一般地呈现本技术的背景的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本技术的现有技术。

2、现有法规要求严格控制航空发动机和燃气轮机的污染物排放水平，航空发动机和燃气轮机的主要污染物包括nox、co和uhc（未燃烧碳氢化物，unburned hydrocarbons）等。co和uhc的主要来源是燃料的不完全燃烧；nox的来源主要包括受燃气在高温区停留时间影响的热力型nox和受主燃区最高温度影响的快速型nox。控制污染物排放的主要思路就是控制燃烧室内燃料与空气反应时的温度和燃气的停留时间，在保证燃料高效燃烧尽量减小co和uhc的同时，降低主燃区温度和燃气停留时间减少nox。低污染燃烧技术可以分为向主燃区喷水降低主燃区温度的湿式低排放技术和干式低排放技术，干式低排放技术包括rql（富燃-淬熄-贫燃）、分级燃烧、ldi（多点直喷）和lpp（贫预混）等。

3、贫预混燃烧技术是在燃料进行反应前，提前与空气进行掺混，使得反应区的局部当量比较低，控制主燃区温度降低污染物排放。贫预混燃烧技术因其结构简单、维护成本低等优点被各燃机制造厂商广泛应用与各型航空发动机及燃气轮机中。现有贫预混燃烧技术多采用一体式的燃料喷嘴和涡流器，将燃料管道和喷嘴集成在涡流器上，目的是实现在较大尺寸中的多级燃料和空气的掺混。

4、但是，现有采用贫预混分级燃烧技术的低污染喷嘴采用一体式的燃料喷嘴和涡流器，将燃料管道和喷嘴集成在涡流器上。这些一体式的喷嘴尺寸较大，加工装配十分复杂，还需要同步对传统燃烧室机匣和火焰筒等零组件进行适应性改造，维护更换成本也较高。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题中的至少一项，本技术提供了一种分体式低污染燃料喷嘴结构，能够在较小的尺寸下实现多级燃料和空气掺混，仅替换传统燃烧室的喷嘴和涡流器就能实现低污染，后续维护成本也更低。

2、同时，本技术还提供一种包括上述分体式低污染燃料喷嘴结构的航空器。

3、根据本技术的一个方面，提供一种分体式低污染燃料喷嘴结构，包括喷嘴和涡流器装置，喷嘴的第一端用于与涡流器装置连接，涡流器装置用于安装在火焰筒上，火焰筒用于固定在机匣中，喷嘴的第二端用于穿过机匣后外接燃料管道，喷嘴包括相互连接的喷嘴头和喷嘴杆，喷嘴头和喷嘴杆内开设有多级燃料通道组件，喷嘴头内开设有与多级燃料通道组件一一对应连通的多级燃料腔组件，喷嘴头上设置有与多级燃料腔组件一一对应连通的多级燃料喷口组件，多级燃料通道组件用于输送燃料和空气、水、水蒸气的混合物至多级燃料腔组件内，多级燃料腔组件用于实现燃料的混合物的周向均布并通过多级燃料喷口组件喷出；

4、涡流器装置包括多级涡流器组件，喷嘴头与多级涡流器组件连接，多级涡流器组件用于将喷嘴头的多级燃料喷口组件喷出的燃料的混合物进行与空气充分掺混后排出至火焰筒。

5、在本技术的一些实施例中，多级燃料通道组件包括值班级燃料通道、一级燃料通道和二级燃料通道，值班级燃料通道用于常设为燃料输送通道，多级燃料腔组件包括与值班级燃料通道、一级燃料通道和二级燃料通道一一对应连通的值班级燃料腔、一级燃料腔和二级燃料腔，多级燃料喷口组件包括与值班级燃料腔、一级燃料腔和二级燃料腔一一对应连通的值班级燃料喷口、一级燃料喷口和二级燃料喷口。

6、在本技术的一些实施例中，值班级燃料通道、一级燃料通道和二级燃料通道均包括单路直通道、螺旋通道、台阶通道和多孔通道中的至少一种。

7、在本技术的一些实施例中，二级燃料腔、一级燃料腔和值班级燃料腔均包括单个或多个的环状腔体结构、圆形腔体结构和扇形腔体结构中的至少一种。

8、在本技术的一些实施例中，值班级燃料喷口、一级燃料喷口和二级燃料喷口均包括单个或多个喷口，喷口包括直孔、斜孔、异形孔中的至少一种的喷口结构，喷口沿周向分布或径向分布或轴向分布。

9、在本技术的一些实施例中，涡流器装置包括沿径向从内到外布置的值班级涡流器、一级涡流器和二级涡流器，值班级涡流器与值班级燃料喷口连通，值班级涡流器用于将值班级燃料喷口喷出的燃料混合物与空气进行充分掺混，一级涡流器与一级燃料喷口和二级燃料喷口连通，一级涡流器用于将一级燃料喷口和二级燃料喷口喷出的燃料混合物与空气掺混后排入二级涡流器，二级涡流器用于将一级涡流器排出的燃料混合物与空气掺混后排出。

10、在本技术的一些实施例中，一级涡流器包括一级涡流器叶片和一级叶间流道，二级涡流器包括与一级涡流器叶片数量相同、叶间流道面积不变的涡流器结构；一级涡流器上开设有用于与一级燃料喷口连通的一级通道腔，一级涡流器叶片内开设有用于与二级燃料喷口连通的二级通道腔。

11、在本技术的一些实施例中，一级通道腔和二级通道腔均包括直通道、弯通道、螺旋通道中的至少一种，且一级通道腔和二级通道腔均沿一级涡流器径向或与一级涡流器切向、轴向成一定角度设置。

12、在本技术的一些实施例中，一级通道腔的相对两端分别开设有一级通道入口和一级通道出口，二级通道腔的相对两端分别开设有二级通道入口和二级通道出口，一级通道入口、一级通道出口、二级通道入口和二级通道出口均包括单个或多个出口结构，该出口结构包括圆形、台阶、波瓣、钝体结构中的至少一种。

13、另外，本技术还提供一种航空器，其包括上述分体式低污染燃料喷嘴结构。

14、本技术具有以下有益效果：

15、本技术一种分体式低污染燃料喷嘴结构通过将喷嘴的第一端与涡流器装置连接，将涡流器装置安装在火焰筒上，而火焰筒固定在机匣中，最后喷嘴的第二端穿过机匣后外接燃料管道，即可实现燃料通过喷嘴和涡流器装置与空气充分掺混后进入火焰筒进行高效低污染的燃烧。其中本技术仅需替换传统燃烧室的喷嘴和涡流器就能实现低污染的燃烧效果，更换以及后续的维护成本低。本技术中喷嘴的具体结构包括相互连接的喷嘴头-和喷嘴杆-，在喷嘴头-和喷嘴杆-内开设有多级燃料通道组件，在喷嘴头-内开设有与多级燃料通道组件一一对应连通的多级燃料腔组件，同时喷嘴头-上设置有与多级燃料腔组件一一对应连通的多级燃料喷口组件，即可通过多级燃料通道组件输送燃料和/或空气、水、水蒸气的混合物至多级燃料腔组件内，通过多级燃料腔组件实现燃料的混合物的周向均布并通过多级燃料喷口组件喷出。随后通过涡流器装置的多级涡流器组件与喷嘴头-连接，通过多级涡流器组件将喷嘴头-的多级燃料喷口组件喷出的燃料的混合物进行与空气充分掺混后排出至火焰筒，使得燃料经过多路输送、多级均布、多级掺混，保证燃料与空气充分的掺混，使得反应区的局部当量比较低，有效控制主燃区温度降低污染物排放。

16、本技术航空器同样具有上述有益效果。还包括采用分体式的燃料喷嘴和涡流器的结构，整体尺寸较小，加工装配更加简单，无需同步对传统燃烧室机匣和火焰筒等零组件进行适应性改造，大幅降低了维护更换成本。

17、当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术书作进一步详细的说明。