什麼是渦噴發動機的燃燒室？陳光談航發24

燃燒室

燃燒室是將壓氣機出來的高壓空氣與燃料混合併進行燃燒的裝置。在燃燒室里，燃料(如航空煤油)中的化學能經燃燒轉變為熱能，使氣體溫度大大增高。

由燃燒室流出的高溫、高壓（基本與壓氣機出口壓強相同）燃氣，具有很高的能量（熱能與勢能），用以在燃燒室后的渦輪和尾噴管中膨脹做功。

(1) 燃燒室的組成及工作原理

圖4-17、燃燒室簡圖

圖4-17示出了燃燒室的簡圖。燃燒室主要由擴壓器、燃油噴咀、渦流器、火焰筒和燃燒室外套等組成。

擴壓器使壓氣機出口的氣流流速降低、壓強升高，便於組織燃燒；

火焰筒是空氣與燃油（航空煤油）燃燒的地方，火焰筒頭部裝有噴入燃油的噴咀和火焰穩定裝置，使氣流流速進一步降低並形成迴流區，以保持火焰的穩定。

由壓氣機出來的高壓空氣在火焰筒頭部分為二股：一股（約佔總空氣量的25%）進入火焰筒頭部及其小孔，與燃油混合進行燃燒；

另一股由燃燒室外套與火焰筒間形成的環形道中向後流動，以冷卻火焰筒，最後由火焰筒後部的孔進入火焰筒內，與燃燒區的第一股燃燒后的高溫氣流摻混，將燃燒室出口的燃氣溫度降低到渦輪能承受的溫度，並使燃燒室出口溫度場均勻，然後再流向渦輪。

燃燒室按其結構特點可分為單管、環管和環形燃燒室，它們在結構上有所不同，但其基本工作原理是相同的。按氣流流動方向分為直流式和迴流式；

按燃油噴入方式分為氣動霧化噴嘴式、蒸發管式和預混預蒸髮式。

(2) 單管燃燒室

圖4-18、單管燃燒室

單管燃燒室（圖4-18）又叫分管燃燒室，多用於早期的發動機中，它的火焰筒很像一個底端開口的熱水瓶瓶膽。

火焰筒裝在一個圍繞其外的燃燒室外套（或稱機匣）中，為便於裝拆，外套由前、后兩段組成。

一台發動機上一般裝8～10個單管燃燒室，均勻地安排在發動機機匣外圍，位於壓氣機與渦輪之間。各燃燒室間有傳焰管連通，以便將在幾個（一般為2個）燃燒室中點燃的火焰傳到其它火焰筒中，點燃所有燃燒室，同時還起到均衡各個燃燒室壓力的作用。

單管燃燒室的優點是：燃油與空氣容易匹配、研製和試驗費用低、剛性好、強度大。

主要缺點是：燃燒性能差、出口溫度場不均勻度大、高空點火性能差、迎風面積大以及結構笨重等，目前已很少在發動機上採用。

(3) 環形燃燒室

圖4-19、環形燃燒室

環形燃燒室（圖4-19）是現代渦輪風扇發動機中用得最為廣泛的燃燒室。

它的火焰筒由兩個圍繞發動機軸線的同心圓殼體所組成，形成一個環形腔道，內、外殼體分別稱為火焰筒內、外殼。

在火焰筒外殼外面圍繞一個環形的外機匣，在火焰筒內殼裡面裝有一個環形的內機匣，因此，整個燃燒室是由4個同心圓環組成的。

在火焰筒前端也裝有噴咀與渦流器。環形燃燒室具有燃氣溫度高、迎風面積小、流動損失小、高空點火性能好、出口溫度場均勻以及長度短、重量輕等優點。

不足之處是研製難度大、調試費用高、結構強度和剛性較差。但隨著現代設計和材料、製造工藝水平的不斷提高，這些都是可以獲得解決的問題。

圖4-20、環管燃燒室

環管燃燒室又稱聯管燃燒室（圖4-20），它是介於單管燃燒室與環形燃燒室之間的一種燃燒室。在圍繞發動機軸線的2個同心圓機匣（即燃燒室內、外機匣）中，裝有10個左右的火焰筒。它的火焰筒類似單管燃燒室的火焰筒，各火焰筒間也用傳焰管相互連通。

單管燃燒室主要用於早期的渦輪噴氣發動機中；20世紀50年代末期，環管燃燒室逐步替代了單管燃燒室；20世紀70年代以後發展的大型發動機多採用環形燃燒室。圖4-21為典型的環形燃燒室部件。但在地面用燃氣渦輪發動機上，仍有採用環管燃燒室的。