航空发动机燃烧室设计研发体系

索建秦，梁红侠，黎 明，金如山

（西北工业大学动力与能源学院，西安710072）

0 引言

航空发动机被比喻为飞机的“心脏”，而燃烧室可以说是“心脏”的“心脏”[1]。燃烧室的作用是将化学能（燃油加空气）转化为燃烧产物和剩余的未燃空气的热能（温度升高）[2]，燃烧室接受压气机流出的高压空气，并与燃油燃烧产生热能，为涡轮提供均匀混合的高温燃气，由涡轮输出驱动压气机工作所需的功率，这就决定了燃烧室是发动机的“心脏”，也就是飞机“心脏”的“心脏”。

目前，航空发动机燃烧室朝着军用高油气比燃烧室和民用低污染燃烧室方向发展[3]。在军用燃烧室方面，美国F135 涡扇发动机（装备F35 战斗机）的燃烧室油气比达到0.046，而美国下一步研发的燃烧室油气比要达到0.062。在民用燃烧室方面，GE 公司研制的双环预混旋流器（Twin Annular Premixing Swirler,TAPS）燃烧室具有很低的污染物排放水平，TAPS Ⅰ（用于GENX 发动机，装备 B-787 飞机）和TAPS Ⅱ（用于Leap-1A、Leap-1B和 Leap-1C发动机，装备 A320neo、B737Max 和 C919 飞机）的 NOx 排放分别比CAEP6 标准低36%和50%，近期取得适航证的TAPS Ⅲ（用于 GE9X 发动机，装备 B777X 飞机）的NOx排放要求比CAEP6标准低75%。

航空发动机衍生燃气轮机燃烧室的发展方向也是低污染，要求在换算为15%氧浓度（质量分数）时，在50%~100%工况内（以后可能会要求25%~100%）的每一工况点，天然气燃料的NOx 排放要低于25×10-6，CO 排放要低于50×10-6；对柴油为燃料的燃气轮机燃烧室，NOx 排放要低于 60×10-6，CO 排放要低于100×10-6。燃气轮机燃烧室的另外一个主要要求要求是长寿命，要求第1 次大修前的寿命为3000～10000 h。

中国航空发动机与燃气轮机的设计研发起步较晚、发展较慢，其燃烧室与国外先进水平差距较大。……