加力燃烧室热射流点火的燃油自燃规律研究

0引言

热射流点火是加力燃烧室的1种点火方式。其基

本原理是在主燃烧室的后部，利用1个直流喷嘴喷入1股定量燃油，燃油穿过涡轮的同时，进行雾化蒸发与周围燃气掺混，并点燃成火炬。热射流点火方式在国外的航空发动机上已经成功应用了很长时间，点火稳定而且成功率高，但是在国内还是1种新的点火方式。关于热射流点火方式的深入研究文献极少，有必要对其展开基础性理论和应用研究。此外，随着加力式涡扇发动机的发展，涡轮后温度不断提高，已经接近甚至超过1300K ，在这样的高温气流中喷油，喷嘴口处燃油极有可能“自燃”，可能影响油珠在气流中的

穿透深度，从而影响油珠蒸发率和燃油浓度分布，甚至会灼伤火焰稳定器。Colket 和Spadaccini 的研究表明，涡轮出口温度达到1300K 后，燃油自燃时间少于1ms [1]。如果按此自燃时间指导加力燃烧室设计，传统的设计理念将很大程度上失去指导意义。因此为掌握燃油“自燃”规律，避免“自燃”的不利影响，已经成为新型加力燃烧室设计必须解决的问题。

本文通过模拟试验开展燃油在高温高速气流中着火的研究，给出燃油在高温高速气流中自燃延迟时间与燃气流动速度、燃气温度、喷油量等的关系，为航空发动机加力燃烧室的热射流点火系统和供油系统设计等提供初步的试验依据。

加力燃烧室热射流点火的燃油自燃规律研究

徐兴平，张孝春，游庆江，高家春

（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）

摘要：为了分析燃油在高温高速气流中自燃延迟时间与燃气流动速度、燃气温度、喷油量等的关系，通过模拟试验，开展了热射流点火的燃油在高温高速气流中自燃规律的研究，经分析得出：气流温度对自燃有明显影响，在模拟的范围内存在1个自燃温度临界点（1160K ）;气流温度、气流压力的升高使自燃延迟距离和延迟时间减小；气流速度的增大使自燃延迟距离增加。研究结果为航空发动机加力燃烧室的热射流点火系统和供油系统等的设计提供初步试验依据。

关键词：热射流点火；自燃；延迟时间；加力燃烧室；航空发动机中图分类号：V233.3

文献标识码：A

doi ：10.13477/ki.aeroengine.2014.01.007

Investigation on Fuel Autoignition Law of Hot-jet Ignition for Afterburner

XU Xing-ping,ZHANG Xiao-chun,YOU Qing-jiang,GAO Jia-chun (AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute,Shenyang 110015,China )

Abstract:In order to analyze the relation of autoignition delay time of fuel and gas velocity,temperature and injection quantity at high temperature and high speed airflow,the fuel autoignition law of hot-jet ignition was investigated by simulation test.The temperature of airflow has obvious influence on autoignition by analysis.There is a critical point (1160K)of autoignition temperature at simulation range.The rising of airflow temperature and pressure would decrease the distance and time of autoignition delay.The rising of airflow velocity would increase the distance of autoignition delay.The research results provide initial experimental reference for design of hot-jet ignition

system and fuel supply system of aeroengine afterburner.

Key words:hot-jet ignition;autoignition;delay time;afterburner;aeroengine

航空发动机

Aeroengine

第40卷第1期2014年2月

Vol.40No.1Feb.2014

收稿日期：2012-10-08基金项目：航空动力基础研究项目资助

作者简介：徐兴平（1981），男，工程师，从事加力燃烧室设计工作；E-mail:xuxingping4023@ 。

XU Xingping,ZHANG

of for ，2014，40（1）：39-41,74.