某双油路离心喷嘴流量特性的试验分析

蔡茂 王帅 彭中九

（中国航发湖南动力机械研究所，湖南株洲 412002）

0.引言

双油路离心喷嘴是目前广泛应用于航空发动机领域的一种喷嘴。它采用双油路供油的方式：低功率时，燃油流量较小，仅副油路供油，保证燃油的雾化质量，燃烧室点火的时候采用副油路供油；大功率时，燃油流量较大，双油路同时供油，保证燃油流量的供给。

喷嘴的流量特性是离心喷嘴的重要性能之一，直接影响燃油的雾化、喷雾锥角等参数，进而影响燃烧室的性能。然而，喷嘴的结构参数和加工时尺寸的偏差会对喷嘴的流量特性产生影响[1-2]。本文通过试验研究了喷嘴主副油路旋流槽尺寸的偏差、副油路喷口外锥角和副油路旋流斜槽角度对喷嘴流量特性的影响。

1.试验设备

燃油喷嘴试验在综合试验器上进行。采用质量流量计测量喷嘴的燃油流量，测量误差为±0.25%。

2.试验对象

试验对象为双油路双离心喷嘴，燃油喷嘴采用主、副两条油路供油。

3.试验目的及内容

试验的目的是为了研究主副油路旋流槽尺寸公差、副油路喷口外锥角和副油路旋流斜槽角度对燃油喷嘴流量的影响。

主油路旋流槽尺寸如表1所示，槽宽（见图1尺寸D）和槽深（见图1尺寸E）的尺寸组合共3组。另外，还比较了副油路喷口外锥角（见尺寸F）分别为90°和110°两种情况下，燃油流量特性曲线的变化。

图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，槽宽和槽深的尺寸组合共3组。另外，还比较了旋流斜槽角度（见图2中尺寸G）分别为15°和30°两种情况下，燃油流量特性曲线的变化。

表2 副油路旋流槽尺寸

图2 副油路旋流槽

4.试验结果及分析

4.1 主油路流量特性

主油路的流量特性曲线见图3。由图可知，燃油流量随着压差的增大逐渐增大，这种趋势随着压差的增大逐渐变缓，基本上符合的规律。在相同压力下，增大槽宽或增大槽深，都会导致燃油流量增大。

图3 主油路的流量特性曲线

图4是主油路旋流槽尺寸分别为（d，0.9e）和（1.2d，e）相较（d，e）的流量变化百分比。由图4可知，当主油路旋流槽截面积增大20%，主油路燃油流量相应的增量稳定在20%左右；当主油路旋流器槽深减少10%，主油路燃油流量相应的减少量稳定在10%左右。

图4 主油路燃油流量变化的百分比

4.2 副油路流量特性

副油路的流量特性曲线见图5。燃油流量随压力、槽深的变化趋势与主油路相同。

图5 副油路的流量特性曲线

图6是副油路旋流槽尺寸分别为（h，0.86k）和（h，1.14k）相较（h，k）的流量变化百分比。由图可知，当副油路旋流槽截面积增大14.3%，主油路燃油流量相应的增量在15%～18%之间；当副油路旋流槽截面积减小14.3%，主油路燃油流量相应的减少量在10%～15%。

图6 副油路燃油流量变化的百分比

副油路旋流斜槽角度为15°和30°的流量曲线见图7。由图7可知，旋流槽角度对燃油流量的影响甚小，几乎可以忽略。

图7 不同副油路旋流斜槽角度的流量曲线

5.结论

（1）燃油流量随着压差的增大逐渐增大，这种趋势随着压差的增大逐渐变缓，基本上符合的规律。在相同压力下，增大旋流槽的槽宽或槽深，都会导致燃油流量增大。（2）旋流槽尺寸对燃油流量的影响很大，主油路燃油流量的波动在-10%～20%之内，副油路的流量波动范围在-15%～18%之内。（3）副油路旋流斜槽角度对副油路流量特性没有影响。