黃袖清　陳艷芳　鄭學(xué)著　謝芳

摘要：航空發(fā)動機(jī)制造技術(shù)是機(jī)械制造技術(shù)中的核心部分，燃油噴嘴是航空發(fā)動機(jī)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(jìn)行介紹，對影響燃油噴嘴流量的因素進(jìn)行分析，確定了燃油噴嘴不同狀態(tài)下流量試驗(yàn)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(xiàn)標(biāo)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(jī)的重要零件之一，它的主要功用是按照發(fā)動機(jī)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(jī)推力要求、影響燃燒效率和性能的一個主要指標(biāo)。所以，發(fā)動機(jī)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(jī)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(yàn)，對某型發(fā)動機(jī)燃油噴嘴流量的調(diào)試進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)行了說明，下面對影響噴嘴流量的因素進(jìn)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(yùn)動與自由旋渦表面合成的螺旋運(yùn)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(jìn)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?。ǔ史礁P(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??；但由公式（1）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(jī)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(shí)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(dāng)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(jìn)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(dá)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(jìn)入外，同時也從結(jié)合面進(jìn)入，也就增大了進(jìn)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(yùn)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(jī)燃油噴嘴流量調(diào)試方法

在實(shí)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(yàn)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(jìn)行流量調(diào)試時，改變上述幾何參數(shù)來達(dá)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(dāng)對流量為1210mL/min的噴嘴修研噴口轉(zhuǎn)接處后，流量可達(dá)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(yàn)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(dāng)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(jìn)行修理，而應(yīng)該仔細(xì)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(zhǔn)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(jī)燃油噴嘴流量的調(diào)試有了比較全面的認(rèn)識。加工者調(diào)試時只需針對不同的情況進(jìn)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(shí)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(xiàn)

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[3] 金如山.航空燃?xì)廨啓C(jī)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(tuán)）有限公司高級工程師，研究方向：航空發(fā)動機(jī)制造技術(shù)。

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