本發(fā)明屬于小型彈/無人機(jī)用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主副油路一體化設(shè)計(jì)的雙油路離心噴嘴結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

如圖1所示，小型彈/無人機(jī)用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室供油霧化的工作原理是：燃油從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)油口進(jìn)入噴油環(huán)各個(gè)供油座101，流經(jīng)供油座101的燃油依次流過壓緊螺塞102、燃油旋流器103，燃油流經(jīng)燃油旋流器103端面的旋流槽后會(huì)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，從而在噴嘴殼體104噴孔中心處形成低壓區(qū)，外界空氣在逆壓差的作用下進(jìn)入噴嘴內(nèi)部，在噴孔中心形成空氣芯，液體在噴嘴出口形成環(huán)形液膜，隨后液膜在擾動(dòng)波的作用下破碎形成空心霧錐。在噴嘴外圍通常配備有旋流器105，不參與燃油霧化，主要負(fù)責(zé)構(gòu)造出噴嘴噴霧附近的回流區(qū)流場(chǎng)以利于燃燒。圖1為離心噴嘴工作原理圖。

由于小型彈/無人機(jī)用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸小，雙油路供油難度大。以往普遍采用單油路供油，即使是個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)采用雙油路也是由兩個(gè)完全獨(dú)立的單油路組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差。隨著當(dāng)今對(duì)小型彈/無人機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的提高，需要更高的工作升限，這就使得傳統(tǒng)的供油方式由于無法同時(shí)兼顧高空巡航和最大設(shè)計(jì)工況的燃油霧化需求而無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)大包線寬空域的工作需要，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室容易火焰不穩(wěn)定、燃燒振蕩、燃燒效率低，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。這就迫切需要提供一種簡單可靠，采用雙油路一體化設(shè)計(jì)的離心噴嘴，能夠適應(yīng)大流量調(diào)節(jié)比，滿足最大和最小工況下的霧化需要，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何為小型彈/無人機(jī)用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一種雙油路離心噴嘴，主副噴嘴采用一體化設(shè)計(jì)。要能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)噴嘴流量調(diào)節(jié)比大、在流量調(diào)節(jié)全程范圍內(nèi)均實(shí)現(xiàn)良好霧化的要求。此外，該雙油路離心噴嘴要能方便拆卸、加工方便。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主副油路一體化設(shè)計(jì)的雙油路離心噴嘴結(jié)構(gòu)，其包括：主油管1、副油管2、噴嘴桿3、鎖片4、固定螺母5、副油路旋流器6、主油路噴口7和副油路噴口8；主油路和副油路的燃油分別從主油管1和副油管2流入到噴嘴桿3中；

噴嘴桿3中開有主油道和副油道兩個(gè)油道，其中，副油道是傾斜的，主油道是平直的，在出口端面設(shè)有一個(gè)環(huán)形的槽道；副油道一端的圓心正對(duì)著副油管的軸線，另一端圓心正對(duì)著副油路旋流器6的腔室的軸線；而主油道則一端正對(duì)著主油管，另一端環(huán)形槽道正對(duì)著副油路噴口8端面上的兩個(gè)進(jìn)油孔；最終副油路燃油從副油路噴口8的中心噴出，而主油路燃油從主油路噴口7和副油路噴口8形成的燃油腔出口噴出；副油路在發(fā)動(dòng)機(jī)工作全程都一直工作，主油路只在發(fā)動(dòng)機(jī)慢車轉(zhuǎn)速以上才開啟工作，主油路開啟點(diǎn)為1.4Pa；

噴嘴在裝配時(shí)，在固定螺母5內(nèi)部空腔內(nèi)依次裝入主油路噴口7、副油路噴口8、副油路旋流器6，然后再從左至由頂入噴嘴桿3；固定螺母5后端內(nèi)表面和噴嘴桿3前端內(nèi)表面設(shè)有相互匹配的螺紋，將螺紋擰緊產(chǎn)生壓緊力，從而將上述零件依次壓緊，且由于噴嘴桿3、主油路噴口7和副油路噴口8的接觸端面粗糙度很小，端面光滑，當(dāng)螺紋壓緊力將各零件壓緊后實(shí)現(xiàn)密封，從而達(dá)到將主副油路隔開的目的；

噴嘴桿3外表面設(shè)有臺(tái)階結(jié)構(gòu)，固定螺母5通過該臺(tái)階結(jié)構(gòu)套于噴嘴桿3上；

另外，為了避免雙油路噴嘴在長時(shí)間工作的過程中螺紋發(fā)生松動(dòng)，在噴嘴桿3和固定螺母5之間設(shè)置鎖片4；該鎖片4為一環(huán)體結(jié)構(gòu)，環(huán)體上部一定高度處設(shè)有第一水平彎折區(qū)域D，環(huán)體下部設(shè)有由環(huán)體下端向下方延伸突出的突出部，該突出部作為第二水平彎折區(qū)域C，為便于所述第一水平彎折區(qū)域D和第二水平彎折區(qū)域C彎折，所述所述第一水平彎折區(qū)域D和第二水平彎折區(qū)域C各自與環(huán)體結(jié)合部位處打有線形孔；

在噴嘴桿3和固定螺母5之間的螺紋擰緊到位后，將鎖片4的第一水平彎折區(qū)域D向逆著燃油流向的方向彎折貼緊噴嘴桿3上部表面，將鎖片4的第二水平彎折區(qū)域C沿著燃油流向正向彎折貼緊固定螺母5下部表面，從而達(dá)到鎖緊的目的；

為保證固定螺母5和噴嘴桿3螺紋擰緊，固定螺母5與噴嘴桿3結(jié)合部位的下部末端處加工為外六角，供對(duì)應(yīng)的第二水平彎折區(qū)域C貼合，而噴嘴桿3在與固定螺母5結(jié)合的上部端面處加工出一個(gè)凹面段，供對(duì)應(yīng)的第一水平彎折區(qū)域D貼合，方便擰緊；

由于副油路旋流器6直接影響副油路燃油霧化質(zhì)量，需要保證其在副油路噴口8內(nèi)位置固定，不發(fā)生晃動(dòng)；又由于此處零件尺寸很小，無法采用螺紋連接，故這兩個(gè)零件采用過盈配合加熱裝的方式；副油路旋流器6設(shè)置為一個(gè)臺(tái)階狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)副油路旋流器6安裝到位頂緊副油路噴口8內(nèi)壁的頂端面后，副油路旋流器6臺(tái)階結(jié)構(gòu)前端較細(xì)的部位外表面與副油路噴口8內(nèi)壁之間形成第一環(huán)腔B；第一環(huán)腔B由副油路噴口8內(nèi)壁的頂端面和豎直壁面、副油路旋流器6的臺(tái)階面和豎直壁面組成；而當(dāng)螺紋擰緊，將主油路噴口7和副油路噴口8壓緊后，依靠副油路噴口8的豎直壁面和上下壁面、主油路噴口7的豎直壁面形成第二環(huán)腔A；

燃油從副油路流經(jīng)噴嘴桿3流入到副油路旋流器6的腔室6a內(nèi)，再從副油路旋流器6端面周向均布的3個(gè)小孔6b流到副油路旋流器6與副油路噴口8之間的第一環(huán)腔B中，然后燃油再從副油路旋流器6端面的2個(gè)切向的平行的旋流槽6c流出進(jìn)入到旋流室6d內(nèi)；由于燃油在流經(jīng)旋流槽6c后會(huì)在旋流室6d內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)從而使噴嘴軸中心形成低壓區(qū)，外界空氣在逆壓差的作用下進(jìn)入副油路噴口8，在副油路噴口8的出口中心產(chǎn)生空氣芯，燃油在出口形成環(huán)形液膜，最終形成空心霧錐噴出；其中副油路噴口8的出口端采用拉法爾噴管的形狀，在流道的軸向方向的中間部位處存在一最小截面，直徑為0.3mm～0.4mm，而最小截面入流端張角50°～55°，出射端張角為82°～90°；

燃油從主油路流經(jīng)噴嘴桿3時(shí)，由于在噴嘴桿3出口端面設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽3a，燃油在環(huán)形槽3a內(nèi)經(jīng)過整流，再通過副油路噴口8的下壁面上周向均布的兩個(gè)進(jìn)油孔8a流入到主油路噴口7和副油路噴口8之間的第二環(huán)腔A內(nèi)，燃油再經(jīng)過副油路噴口8上壁面的旋流槽8b后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)最終從主油路噴口7和副油路噴口8之間的出口流出；由于主油路一般只在大工況時(shí)開啟，且為避免主油噴霧與副油噴霧相互干擾，主油噴霧角度較大，為105°；為形成該噴霧角度，將主油路噴口7和副油路噴口8的出口設(shè)計(jì)為平直角，且主油路噴口7出口端面較副油路噴口8出口端面長0.5～1mm。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下特點(diǎn)：

(1)提供一種主副油路一體化設(shè)計(jì)的雙油路離心噴嘴結(jié)構(gòu)由主油管1、副油管2、噴嘴桿3、鎖片4、固定螺母5、副油路旋流器6、主油路噴口7和副油路噴口8組成。

(2)副油路在發(fā)動(dòng)機(jī)工作全程都一直工作，主油路只在發(fā)動(dòng)機(jī)慢車轉(zhuǎn)速以上才開啟工作，主油開啟點(diǎn)約1.4Pa。

(3)由于噴嘴內(nèi)部各零件接觸端面的粗糙度很小，在利用固定螺母5和噴嘴桿3的螺紋壓緊力將零件依次壓緊時(shí)即實(shí)現(xiàn)了密封，從而將主副油路隔開，結(jié)構(gòu)簡單易行。

(4)為避免固定螺母5和噴嘴桿3的螺紋松動(dòng)，在中間增加了鎖片4，通過將鎖片上下端分別向零件兩端彎曲，從而達(dá)到鎖緊防松的目的。

(5)副油路噴口出口端類似于拉法爾噴管，存在一最小截面，直徑僅0.35mm，而最小截面左端張角52°，右端張角為90°，該出口形狀對(duì)于形成副油路約73°的噴霧錐角、限定燃油流量至為重要。

(6)將主油路噴口和副油路噴口的出口設(shè)計(jì)為平直角，且主油路噴口出口端面較副油路噴口出口端面長0.5～1mm，從而避免主油路燃油噴霧干擾副油路燃油噴霧。

上述技術(shù)方案的本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單可靠，試驗(yàn)結(jié)果表明主油路開啟點(diǎn)設(shè)置合理，雙油路噴嘴能滿足大流量調(diào)節(jié)比的要求，主副油路噴霧錐角合理，且在發(fā)動(dòng)機(jī)工作全程主副油路燃油霧化均滿足使用需要。

附圖說明

圖1為離心噴嘴工作原理圖。

圖2及圖3為本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為鎖片結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是副油路旋流器6的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是副油路噴口8的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主副油路一體化設(shè)計(jì)的雙油路離心噴嘴結(jié)構(gòu)，其包括：主油管1、副油管2、噴嘴桿3、鎖片4、固定螺母5、副油路旋流器6、主油路噴口7和副油路噴口8；如圖2所示，主油路和副油路的燃油分別從主油管1和副油管2流入到噴嘴桿3中；

噴嘴桿3中開有主油道和副油道兩個(gè)油道，其中，副油道是傾斜的，主油道是平直的，在出口端面設(shè)有一個(gè)環(huán)形的槽道；副油道一端的圓心正對(duì)著副油管的軸線，另一端圓心正對(duì)著副油路旋流器6的腔室的軸線；而主油道則一端正對(duì)著主油管，另一端環(huán)形槽道正對(duì)著副油路噴口8端面上的兩個(gè)進(jìn)油孔；最終副油路燃油從副油路噴口8的中心噴出，而主油路燃油從主油路噴口7和副油路噴口8形成的燃油腔出口噴出；副油路在發(fā)動(dòng)機(jī)工作全程都一直工作，主油路只在發(fā)動(dòng)機(jī)慢車轉(zhuǎn)速以上才開啟工作，主油路開啟點(diǎn)約為1.4Pa；

噴嘴在裝配時(shí)，在固定螺母5內(nèi)部空腔內(nèi)依次裝入主油路噴口7、副油路噴口8、副油路旋流器6，然后再從左至由頂入噴嘴桿3；固定螺母5后端內(nèi)表面和噴嘴桿3前端內(nèi)表面設(shè)有相互匹配的螺紋，將螺紋擰緊產(chǎn)生壓緊力，從而將上述零件依次壓緊，且由于噴嘴桿3、主油路噴口7和副油路噴口8的接觸端面粗糙度很小，端面光滑，當(dāng)螺紋壓緊力將各零件壓緊后實(shí)現(xiàn)密封，從而達(dá)到將主副油路隔開的目的；

噴嘴桿3外表面設(shè)有臺(tái)階結(jié)構(gòu)，固定螺母5通過該臺(tái)階結(jié)構(gòu)套于噴嘴桿3上；

另外，為了避免雙油路噴嘴在長時(shí)間工作的過程中螺紋發(fā)生松動(dòng)，在噴嘴桿3和固定螺母5之間設(shè)置鎖片4；如圖4所示，該鎖片4為一環(huán)體結(jié)構(gòu)，環(huán)體上部一定高度處設(shè)有第一水平彎折區(qū)域D，環(huán)體下部設(shè)有由環(huán)體下端向下方延伸突出的突出部，該突出部作為第二水平彎折區(qū)域C，為便于所述第一水平彎折區(qū)域D和第二水平彎折區(qū)域C彎折，所述所述第一水平彎折區(qū)域D和第二水平彎折區(qū)域C各自與環(huán)體結(jié)合部位處打有線形孔；

在噴嘴桿3和固定螺母5之間的螺紋擰緊到位后，將鎖片4的第一水平彎折區(qū)域D向逆著燃油流向的方向彎折(即附圖4中上部向左邊彎折)貼緊噴嘴桿3上部表面，將鎖片4的第二水平彎折區(qū)域C沿著燃油流向正向彎折(即附圖4中下部向右邊彎折)貼緊固定螺母5下部表面，從而達(dá)到鎖緊的目的；圖4為鎖片結(jié)構(gòu)示意圖。

為保證固定螺母5和噴嘴桿3螺紋擰緊，固定螺母5與噴嘴桿3結(jié)合部位的下部末端處加工為外六角，供對(duì)應(yīng)的第二水平彎折區(qū)域C貼合，而噴嘴桿3在與固定螺母5結(jié)合的上部端面處加工出一個(gè)凹面段，供對(duì)應(yīng)的第一水平彎折區(qū)域D貼合，方便擰緊；

由于副油路旋流器6直接影響副油路燃油霧化質(zhì)量，需要保證其在副油路噴口8內(nèi)位置固定，不發(fā)生晃動(dòng)；又由于此處零件尺寸很小，無法采用螺紋連接，故這兩個(gè)零件采用過盈配合加熱裝的方式，結(jié)構(gòu)簡單；副油路旋流器6設(shè)置為一個(gè)臺(tái)階狀的結(jié)構(gòu)，當(dāng)副油路旋流器6安裝到位頂緊副油路噴口8內(nèi)壁的頂端面后，副油路旋流器6臺(tái)階結(jié)構(gòu)前端較細(xì)的部位外表面與副油路噴口8內(nèi)壁之間形成第一環(huán)腔B；第一環(huán)腔B由副油路噴口8內(nèi)壁的頂端面和豎直壁面、副油路旋流器6的臺(tái)階面和豎直壁面組成；而當(dāng)螺紋擰緊，將主油路噴口7和副油路噴口8壓緊后，依靠副油路噴口8的豎直壁面和上下壁面、主油路噴口7的豎直壁面形成第二環(huán)腔A；

燃油從副油路流經(jīng)噴嘴桿3流入到副油路旋流器6的腔室6a內(nèi)，再從副油路旋流器6端面周向均布的3個(gè)小孔6b流到副油路旋流器6與副油路噴口8之間的第一環(huán)腔B中，然后燃油再從副油路旋流器6端面的2個(gè)切向的平行的旋流槽6c流出進(jìn)入到旋流室6d內(nèi)；由于燃油在流經(jīng)旋流槽6c后會(huì)在旋流室6d內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)從而使噴嘴軸中心形成低壓區(qū)，外界空氣在逆壓差的作用下進(jìn)入副油路噴口8，在副油路噴口8的出口中心產(chǎn)生空氣芯，燃油在出口形成環(huán)形液膜，最終形成空心霧錐噴出；其中副油路噴口8的出口端采用拉法爾噴管的形狀，在流道的軸向方向的中間部位處存在一最小截面，直徑為0.3mm～0.4mm，而最小截面入流端張角50°～55°，出射端張角為82°～90°，該出口形狀對(duì)于形成副油路約73°的噴霧錐角、限定燃油流量至為重要。圖5是副油路旋流器6的結(jié)構(gòu)示意圖；

燃油從主油路流經(jīng)噴嘴桿3時(shí)，由于在噴嘴桿3出口端面設(shè)有一個(gè)環(huán)形槽3a，燃油在環(huán)形槽3a內(nèi)經(jīng)過整流，再通過副油路噴口8的下壁面上周向均布的兩個(gè)進(jìn)油孔8a流入到主油路噴口7和副油路噴口8之間的第二環(huán)腔A內(nèi)，燃油再經(jīng)過副油路噴口8上壁面的旋流槽8b后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)最終從主油路噴口7和副油路噴口8之間的出口流出；由于主油路一般只在大工況時(shí)開啟，且為避免主油噴霧與副油噴霧相互干擾，主油噴霧角度較大，約為105°；為形成該噴霧角度，將主油路噴口7和副油路噴口8的出口設(shè)計(jì)為平直角，且主油路噴口7出口端面較副油路噴口8出口端面長0.5～1mm。圖6是副油路噴口8的結(jié)構(gòu)示意圖。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。