黃袖清　陳艷芳　鄭學(xué)著　謝芳

摘要：航空發(fā)動機制造技術(shù)是機械制造技術(shù)中的核心部分，燃油噴嘴是航空發(fā)動機燃燒室的重要零件。文章通過對燃油噴嘴的結(jié)構(gòu)及其工作原理進行介紹，對影響燃油噴嘴流量的因素進行分析，確定了燃油噴嘴不同狀態(tài)下流量試驗不合格時的調(diào)試方法，對燃油噴嘴的制造具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：燃油噴嘴；調(diào)試技術(shù)；噴嘴結(jié)構(gòu)；噴嘴流量

中圖分類號：V233 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0027-03

1 概述

燃油噴嘴是航空發(fā)動機的重要零件之一，它的主要功用是按照發(fā)動機不同的工作狀態(tài)，供給燃燒室合適數(shù)量的、具有良好霧化質(zhì)量的燃油。其中噴嘴的供油量是保證發(fā)動機推力要求、影響燃燒效率和性能的一個主要指標。所以，發(fā)動機在裝配試車之前，必須將單個噴嘴的流量調(diào)試到符合設(shè)計要求，且每臺發(fā)動機必須裝用同一組流量的噴嘴，以保證出口溫度場的均勻。

本文根據(jù)流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識以及加工過程中積累的經(jīng)驗，對某型發(fā)動機燃油噴嘴流量的調(diào)試進行了較為全面的分析和探討。

2 燃油噴嘴結(jié)構(gòu)及工作原理

某型發(fā)動機燃油噴嘴屬單油路離心式噴嘴，工作時，來自總管的燃油經(jīng)支管進入殼體和油濾形成的環(huán)形空間，油濾體內(nèi)設(shè)有縱向銑切槽，其中的兩條將燃油引入油濾，燃油沿著油濾的螺旋槽進入噴嘴殼體的通道，過濾后的燃油沿殼體的通道輸送到由分流桿、渦流器、噴口組成的霧化組件，然后由噴口噴出。

燃油經(jīng)過渦流器上的四個切向槽時得到很大的扭矩，并以較高的切向速度進入渦流室，燃油受噴嘴圓形壁面作用形成了旋轉(zhuǎn)流動，同時，以較小的徑向速度和軸向速度向噴嘴內(nèi)中心孔流動，燃油到達噴口邊緣時，開始以較高的軸向速度從噴口噴出。

3 影響燃油噴嘴流量的因素分析

上面對燃油噴嘴的工作原理進行了說明，下面對影響噴嘴流量的因素進行分析：

3.1 燃油噴嘴幾何特性與流量的關(guān)系

基本假設(shè)：燃油為理想流體；不考慮摩擦；零件質(zhì)量符合設(shè)計圖紙要求。

根據(jù)該噴嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理可知：燃油在渦流室中的流動可看作是軸向運動與自由旋渦表面合成的螺旋運動。燃油在噴口中心形成一個空氣渦，且這個空氣渦的尺寸能保證噴嘴穩(wěn)定工作時流量

最大。

切向進口通道面積增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K增加（呈線性關(guān)系），從而使流量系數(shù)μ增加，流量增加；渦流室面積增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K減小（呈方根關(guān)系），從而使流量系數(shù)μ減小，流量減?。粐娍诔隹谥行目酌娣e增加，噴嘴幾何特性參數(shù)K減小（呈方根關(guān)系），流量系數(shù)μ減?。坏晒剑?）可知，流量與中心孔面積呈線性關(guān)系增加，因此最終流量仍將增加，不過不是呈線性關(guān)系。

對某型發(fā)動機燃油噴嘴而言：=4BH（B、H分別為切向槽的寬度和深度尺寸），=π，=π。

所以，渦流器切向槽寬度B、深度H、渦流室半徑R及噴口中心孔半徑rc都直接影響噴嘴的流量。

3.2 零件表面質(zhì)量對流量的影響

上面介紹了噴嘴結(jié)構(gòu)對流量的影響，而實際調(diào)試過程中，零件表面粗糙度及噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)對流量的影響也不容忽視。

零件表面粗糙度對流量的影響：當渦流器與噴口結(jié)合處表面有拉溝、劃傷或有缺口時，燃油除從4個切向槽進入渦流室中外，同時也從拉溝、劃傷或缺口處滲入，也就等于增大了進口通道面積，從而使流量變大。

噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)對流量的影響：上面的分析考慮的是理想流體，而實際流體因粘度的變化，對噴嘴流量的影響也不容忽視。噴嘴內(nèi)局部狀態(tài)不同，因燃油粘性產(chǎn)生的局部損失不同，所以使噴嘴前后壓降不一樣，即噴嘴流量發(fā)生改變。

噴口的狀態(tài)直接影響了燃油在噴嘴內(nèi)流動時產(chǎn)生的局部損失的大小。由流體力學(xué)知識可知：當B處為銳邊時，局部損失系數(shù)較大，因而流量較小，而B處呈光滑圓角時，局部損失系數(shù)較小，近似為零，流量就增大。

另外，渦流器4個切向槽的表面質(zhì)量對流量的影響也很大，由于沒有這么小的銑刀，這4個槽只能用電火花加工，而電火花加工的表面不光滑，所以流量局部損失較大。

3.3 噴口、渦流器加工的形位誤差對流量的影響

燃油經(jīng)渦流器的4個切向槽進入圓形壁面內(nèi)，如果渦流器的大外圓對端面的垂直度Φ0.015達不到，那么渦流器與噴口就不能很好地貼合，此時燃油除從4個切向槽進入外，同時也從結(jié)合面進入，也就增大了進口通道面積，從而使流量值變得很大。

另外，燃油在圓形壁面作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，然后從Φ1.35孔噴出。如果Φ1.35孔為橢圓，則A2

變大，從而也會使流量值變大。

4 某型發(fā)動機燃油噴嘴流量調(diào)試方法

在實際工作中，應(yīng)該具體情況具體分析，并采取相應(yīng)的調(diào)試方法。在保證供油壓力和試驗溫度符合要求的前提下，按前面分析的尺寸B、H、R、rc的大小對流量的影響，在進行流量調(diào)試時，改變上述幾何參數(shù)來達到設(shè)計規(guī)定的流量要求。

4.1 燃油噴嘴流量偏大時的調(diào)試

4.2 燃油噴嘴流量偏小時的調(diào)試

另一種增大流量值的方法是：因噴口轉(zhuǎn)接處為銳邊或近似銳邊，若將轉(zhuǎn)接處修成光滑圓角，則可使流量增大。當對流量為1210mL/min的噴嘴修研噴口轉(zhuǎn)接處后，流量可達到1270mL/min。

為了減少流量調(diào)試的難度，更好地保證零件的加工質(zhì)量，我們在加工渦流器的4個切向槽時，將槽寬和槽深的尺寸加工至上差，且尺寸公差盡量控制在0.01mm范圍內(nèi)，以保證流量試驗時流量值偏上差，又不至于超過太多。

4.3 燃油噴嘴流量值出現(xiàn)異常時的調(diào)試

當燃油噴嘴流量值出現(xiàn)異常時（與合格流量相差幾百毫升每分鐘），此時切不可盲目地按照上述方法進行修理，而應(yīng)該仔細地分析其產(chǎn)生原因。

若比合格流量大幾百毫升每分鐘，則需將噴嘴分解，目視檢查渦流器與噴口相結(jié)合表面的質(zhì)量，檢查表面是否有拉溝、劃傷或缺口等，如果有，則必須研磨渦流器或噴口的表面；如果沒有，則可能是渦流器未裝到底引起，重新裝到底即可；如果確信已裝到底，則可能是渦流器端面與大外圓不垂直造成，必須采用專用工裝校正。

若比合格流量小幾百毫升每分鐘，則可能是零件組合時支管與油濾的縱向銑切槽未對準造成，此時只需重新組合好就可以了。

5 結(jié)語

通過前面的討論，我們對某型發(fā)動機燃油噴嘴流量的調(diào)試有了比較全面的認識。加工者調(diào)試時只需針對不同的情況進行修磨就可以了，這樣就大大地提高了生產(chǎn)效率，同時也杜絕了因盲目修理而造成零件報廢，節(jié)省了生產(chǎn)成本。在實際調(diào)試過程中，在保證噴嘴流量的同時，還要保證噴嘴的霧化質(zhì)量，這也就使得噴嘴的調(diào)試工作更加復(fù)雜。

參考文獻

[1] 張春霞.航空燃氣渦輪發(fā)動機噴嘴制造工藝[M].

[2] 西北工業(yè)大學(xué)，南京航空學(xué)院.航空燃氣渦輪發(fā)動機原理[M].

[3] 金如山.航空燃氣輪機燃燒室[M].

作者簡介：黃袖清（1976-），女，湖南岳陽人，中航工業(yè)南方航空工業(yè)（集團）有限公司高級工程師，研究方向：航空發(fā)動機制造技術(shù)。

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