某雙油路離心噴嘴流量特性的試驗分析

蔡茂 王帥 彭中九

（中國航發湖南動力機械研究所，湖南株洲 412002）

0.引言

雙油路離心噴嘴是目前廣泛應用于航空發動機領域的一種噴嘴。它采用雙油路供油的方式：低功率時，燃油流量較小，僅副油路供油，保證燃油的霧化質量，燃燒室點火的時候采用副油路供油；大功率時，燃油流量較大，雙油路同時供油，保證燃油流量的供給。

噴嘴的流量特性是離心噴嘴的重要性能之一，直接影響燃油的霧化、噴霧錐角等參數，進而影響燃燒室的性能。然而，噴嘴的結構參數和加工時尺寸的偏差會對噴嘴的流量特性產生影響[1-2]。本文通過試驗研究了噴嘴主副油路旋流槽尺寸的偏差、副油路噴口外錐角和副油路旋流斜槽角度對噴嘴流量特性的影響。

1.試驗設備

燃油噴嘴試驗在綜合試驗器上進行。采用質量流量計測量噴嘴的燃油流量，測量誤差為±0.25%。

2.試驗對象

試驗對象為雙油路雙離心噴嘴，燃油噴嘴采用主、副兩條油路供油。

3.試驗目的及內容

試驗的目的是為了研究主副油路旋流槽尺寸公差、副油路噴口外錐角和副油路旋流斜槽角度對燃油噴嘴流量的影響。

主油路旋流槽尺寸如表1所示，槽寬（見圖1尺寸D）和槽深（見圖1尺寸E）的尺寸組合共3組。另外，還比較了副油路噴口外錐角（見尺寸F）分別為90°和110°兩種情況下，燃油流量特性曲線的變化。

圖1 主油路旋流槽

表1 主油路旋流槽尺寸

副油路旋流槽尺寸如表2所示，槽寬和槽深的尺寸組合共3組。另外，還比較了旋流斜槽角度（見圖2中尺寸G）分別為15°和30°兩種情況下，燃油流量特性曲線的變化。

表2 副油路旋流槽尺寸

圖2 副油路旋流槽

4.試驗結果及分析

4.1 主油路流量特性

主油路的流量特性曲線見圖3。由圖可知，燃油流量隨著壓差的增大逐漸增大，這種趨勢隨著壓差的增大逐漸變緩，基本上符合的規律。在相同壓力下，增大槽寬或增大槽深，都會導致燃油流量增大。

圖3 主油路的流量特性曲線

圖4是主油路旋流槽尺寸分別為（d，0.9e）和（1.2d，e）相較（d，e）的流量變化百分比。由圖4可知，當主油路旋流槽截面積增大20%，主油路燃油流量相應的增量穩定在20%左右；當主油路旋流器槽深減少10%，主油路燃油流量相應的減少量穩定在10%左右。

圖4 主油路燃油流量變化的百分比

4.2 副油路流量特性

副油路的流量特性曲線見圖5。燃油流量隨壓力、槽深的變化趨勢與主油路相同。

圖5 副油路的流量特性曲線

圖6是副油路旋流槽尺寸分別為（h，0.86k）和（h，1.14k）相較（h，k）的流量變化百分比。由圖可知，當副油路旋流槽截面積增大14.3%，主油路燃油流量相應的增量在15%～18%之間；當副油路旋流槽截面積減小14.3%，主油路燃油流量相應的減少量在10%～15%。

圖6 副油路燃油流量變化的百分比

副油路旋流斜槽角度為15°和30°的流量曲線見圖7。由圖7可知，旋流槽角度對燃油流量的影響甚小，幾乎可以忽略。

圖7 不同副油路旋流斜槽角度的流量曲線

5.結論

（1）燃油流量隨著壓差的增大逐漸增大，這種趨勢隨著壓差的增大逐漸變緩，基本上符合的規律。在相同壓力下，增大旋流槽的槽寬或槽深，都會導致燃油流量增大。（2）旋流槽尺寸對燃油流量的影響很大，主油路燃油流量的波動在-10%～20%之內，副油路的流量波動范圍在-15%～18%之內。（3）副油路旋流斜槽角度對副油路流量特性沒有影響。