气体喷射及环境背压对空气辅助喷雾特性影响研究

刘昌文，李 强，刘丰年，华剑雄，周 磊，卫海桥

(天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072)

0 概述

活塞式发动机因具有较高的热效率和功重比，逐渐成为了无人机的主流动力装置。活塞式发动机目前以航空汽油为主要燃料，而航空汽油具有闪点低、挥发性高和易着火等特点，在运输和使用过程中存在较大的安全风险[1]。航空煤油闪点高，不易挥发，其安全性能好,以航空煤油为燃料逐渐成为了点燃式航空发动机发展趋势[2-3]。但航空煤油运动黏度大，采用化油器式进气道喷射很难保证航空煤油雾化效果[4-5]，而燃油雾化状态直接决定混合气形成过程，雾化问题是制约航空煤油活塞发动机发展的关键。

国内外许多学者对航空煤油雾化进行了研究。文献[6]中利用高压共轨技术，基于定容燃烧弹试验平台，对比研究了汽油、航空煤油的喷雾形态，研究表明在相同喷射压力、温度和背压下航空煤油的喷雾贯穿距更大且喷雾锥角更小，航空煤油的雾化更为困难；随着喷射压力的提高，航空煤油的雾化效果得到明显提升。由于高压共轨装置危险性高，且需要额外的燃油泵提高燃油压力，难以在强调功重比的无人机上应用，因此国内外学者更多采用空气辅助喷射的方式提高航空煤油雾化水平。研究表明空气辅助喷射是提高航空煤油雾化质量及实现更高效率和更清洁燃烧的有效途径[7-8]。空气辅助喷射利用压缩空气离开喷嘴时气体的膨胀作用克服燃油表面张力来促进液滴破碎，在相对较低的喷射压力下使索特平均直径(Sauter mean diameter, SMD)小于10 μm[9]。……