2燃烧室

燃烧室

（1） 航空燃气轮机燃烧室的功用是什么？

把燃料中的化学能经过燃烧释放出来，转变为热能，直接加入到发动机空气中，提高做功能力

（2） 航空燃气轮机燃烧室采取何种技术措施来满足发动机对燃烧室的性能要求？

①扩压降速②燃油雾化③低速区或回流区稳定火焰④空气分股

（3） 燃烧室火焰筒内为什么要分区？以燃烧室油气比0.03来说明。

航空煤油化学恰当比0.068.若燃烧室设计点的油气比为0.03，远低于化学恰当比。从燃烧看，要保持燃料高效燃烧，只需44%空气，所以气流应分股。采取了燃烧分区后，燃烧区温度远高于金属材料温度，因此，采用一个薄壁火焰筒，讲受热受力分开，并在火焰筒上开孔，防止燃烧室损坏。

（6）燃烧室的主要结构部分包括什么，各有什么作用？

①扩压器：降低压气机出口流速，恢复动压头利于组织燃烧②机匣：安装火焰筒，连接发

动机压气机部分和涡轮、加力燃烧室部分，是承力件，同时，机匣和火焰筒组成环腔二股气流的通道③喷嘴：用于燃油雾化及空间分布④旋流器：使气流旋转，产生中心回流区，强化稳定燃烧过程⑤帽罩：使空气按照环腔，头部所需量分股时，流动不发生分离，以减小流动损失⑥火焰筒：燃烧室承温部件，实现油气两相流的稳定燃烧，并在下游与冷空气掺混，满足出口温度分布需求

（7）燃烧效率44

11000CO CO CH CH C EI Hu EI Hu Hu η+=-

（8）为什么规定燃烧室出口温度品质？出口温度分布和平均径向温度分布系数定义？典型范围，对涡轮的影响如何？

燃烧室出口温度分布关系到涡轮的工作环境；

出口温度分布系数：指燃烧室出口温度最大值超出平均值的量与燃烧室温升之比

4max 443ave ave ave

T T OTDF T T -=-，0.25-0.35，越低越好，主要影响涡轮导叶寿命 平均径向温度分布系数：燃烧室出口径向温度分布沿周向平均后与出口燃气平均温度之差，再与进出口燃气平均温度之差之比4443r ave ave ave

T T RTDF T T -=

-，不超过0.15，主要影响高压涡轮导叶寿命

（10）为什么要规定发动机燃烧室的慢车贫油熄火边界？

因为慢车熄火状态时发动机的最小稳定工作状态，是燃烧室减油过程中慢车贫油熄火重要性的说

明，以为在发动机降工况时是减油门，转子由于惯性，减速较慢，空气量相对较多，出现了燃烧室贫油工况，如果此时燃烧室稳定性不好，出现熄火，即贫油熄火，贫油熄火边界限制了发动机的稳定工作边界，因此，对慢车状态的贫油熄火边界要加以限制。

（16）加力燃烧室的作用是什么？与主燃烧室相比，工作条件有何差异？

作用：利用燃烧室排气中的剩余氧气量，重新喷入燃油在燃烧，以提高发动机推力；差异：

加力燃烧室进口处总压较低、气流速度高、温度高，进入加力燃烧室的气体是燃气，含氧量较低

（17）涡喷发动机和涡扇发动机加力燃烧室有何区别（原理，结构）？涡扇发动机加力燃烧室有哪几种组织燃烧方式？

区别：原理上涡轮喷气发动机加力燃烧是在燃烧过的高温气流中组织燃烧，而涡轮风扇发动机加力燃烧是在外涵新鲜空气和流过涡轮的已燃气的混合气（也有分开的）中组织燃烧；二者的主要区别是燃烧组织方式不同，结构上主要是进气部分不同，前者采用的是单流路的扩压器，后者采用的是双流路的混合扩压器

（18）加力比的定义是什么？加力比主要取决于什么？提高加力比受到哪些因素制约？ 加力比是指主机状态相同（涡轮前温度相同）时，开加力后的发动机推力ab F 与不开加力时的推力F 之比，记为ab F F

ϕ=； 加力比主要取决于加温比，正比于加温比的平方根；

加温比与燃烧前马赫数有密切关系，对于加力比很大的涡扇加力，应选用较低的流动马赫数，否则即使喷油燃烧加热，推力也未必会增加或者增加甚微；加温比还与飞行马赫数直接相关，当马赫数增加时，加力比迅速增加，尤其是超音速飞行时。

（19）常用加力燃烧室有哪些点火方案？

预燃室点火，热射流点火，催化点火，高能电嘴直接点火

（20）加力室V 形稳定器火焰稳定机理是什么？与主燃烧室旋流稳定火焰有何异同？p300

（23）燃气轮机燃烧室燃烧的排放物有哪些？ICAO 规定的污染物有哪些？危害？

CO 2 H 2O ，CO,UHC(未燃碳氢化合物)，冒烟，NO x ；ICAO 规定的是CO （结合血红蛋白，缺氧）,UHC(未

燃碳氢化合物)（与氮氧化物在强光下形成光化学烟雾），冒烟（呼吸道疾病，增加了飞机可见性，降低军用飞机生存能力，高空飞行排气形成凝结尾流，高空大气污染），NO x （呼吸道疾病，酸雨，臭氧层空洞），其中衡量的关键指标是x NO ；

（24）与常规燃烧室相比，低污染燃烧室为什么能作到低污染？

燃烧室主燃区温度控制在1700~1900K ，该温度下CO,UHC ，SMOKE ，NO x 生成速度均较低

（27）航空燃气轮机主燃烧室中的主要雾化方式有哪些？其基本原理是什么？

①离心喷嘴：借助燃油压力使燃油雾化；②空气雾化喷嘴：不只借助燃油压力产生油膜失稳，还

依靠通过喷嘴的空气速度来剪切油膜③甩油盘喷嘴：燃油通过一个空心的中心轴，靠离心力从甩油盘上打的孔甩出，在表面波及环境空气的作用下，射流失稳破碎，从而形成油雾 ④蒸发管喷嘴：燃油从喷嘴喷出，一部分燃油喷射到蒸发管的高温壁面上，另一部分则与进入蒸发管的高温空气混合后随空气流动。

（28）为什么离心喷嘴中间会存在一个空心涡？这对计算一定离心喷嘴压力降条件下的喷嘴流

量有什么影响？

空心涡：①随着半径减小，速度增加，离心力增加，将旋流器中的燃料甩向外壁，形成空

心涡；②随着速度增加，导致静压下降，燃油沸腾温度下降，中心燃油容易蒸发，形成空心涡

由于产生了空心涡，会形成离心喷嘴的流量系数，C d =1A n √2ρ1∆ρ2

（29）空气雾化喷嘴雾化颗粒度的主要影响因素有哪些？

① 燃油物性，如表面张力和粘性系数；②燃油工况，如燃油流量和燃油压力。实验证明，表面张力大，粘性系数大，雾化变差，SMD 增加；燃油压力小，喷嘴流量大，则SMD 增大。

（30）突扩扩压器的结构和性能有什么特点？

环形突扩扩压器有结构简单，气动效率高，能承受进口流动畸变及对加工误差不敏感的特点。它由两部分组成，从压气机出口到进入机匣之前为前置扩压器，进入机匣之后，与帽罩和机匣间的通道为突扩区域。

（31）旋流器的主要种类有哪些？旋转射流产生回流区的机理是什么？主要类型的旋流器旋流

数推导。

答：轴向叶片式旋流器，径向叶片式旋流器。 产生回流区机理：由2

dp w dr r

ρ=可得，气体微团的离心力靠沿着径向的压力梯度来平衡，只要有速度，必定存在外径压强大，内径压强小，当两者压力差达到一定程度时，中心压力接近真空，从而导致下游气流（压力接近环境压力）逆流运动填补真空，从而产生回流区。

轴向旋流器的旋流数：轴向旋流器旋转射流在旋流器出口切向动量矩为：3tan 22)(332i o R R o R R u rdr u wr G o i

-==⎰απρπρϕ轴向动量为：)(2222i o R R xo R R u rdr u u G o i -==⎰πρπρ根据旋流数定义：αtan )/(1)/(13223⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=i o i o R R R R S

径向旋流器的旋流数：径向旋流器旋转射流在旋流器出口切向动量矩为: ⎰=

eo ei R R o udr wr r G ρπϕ)(2径向动量为：⎰=eo

ei R R x dr u r G 22ρπ根据旋流数定义：()

eo s s si ei eo R b nh R R R S βπsin 22-= （32）现代燃烧室的典型设计点油气比条件下，为什么要采用主燃孔射流？为什么要采用掺混孔

射流？为什么会有流量系数，流量系数的主要影响因素

答：主燃孔射流：联合构成并缩短回流区，强化燃烧过程

掺混孔射流：调整径向温度分布，减少热点。

流量系数：因为通过射流孔的流量不仅与射流孔的几何及压力降有关，还与其形状，上游环