离心式喷嘴（机械压力雾化喷嘴）

简单离心式喷嘴

离心式喷嘴中燃油在油压作用下通过喷嘴内的旋流孔或旋流槽，在喷嘴内产生旋转，以旋转液膜的形式喷出喷口，液膜在离心力作用下在喷口处形成空心锥，并与空气相互作用产生微小的油珠。

离心式喷嘴

下图1是简单离心式喷嘴示意图。燃油从喷嘴旋流室顶部的切向小孔（图1中只画了一个，实际为两个以上），以速度切向流入，燃油在旋流室中螺旋前进，切向速度和轴向速度分别为和，在旋转运动离心力的作用下，燃油并不充满旋流室，中间存在一个与外界大气相通的空心涡。燃油在喷口处旋转着、呈环状膜喷出，在出口处切向速度和轴向速度的共同作用下，油膜呈网锥形，此圆锥的平均夹角为β。油束离开喷口时，因不再受喷口壁的限制，与轴线成一扭角射向空间。这些连续的油束在喷口外形成空心双曲面，如图2所示。

图1：简单离心式喷嘴示意图

图2：离心喷嘴油束运动示意图

双油路离心式喷嘴

实际上对航空发动机而言，由于在高空巡航和低空高速飞行状态时其空气量和燃油量相差悬殊，这时仅靠简单喷嘴通过改变供油压力来改变供油量已不能满足要求。例如，发动机的最大和最小供油量往往相差20倍以上，供油压差须相差400倍。为了保证喷油雾化质量，最低油压一般不小于0.5 MPa，则最高油压将达200 MPa。这么高的油压将带来供油系统更高的复杂性和危险性，很难为发动机供油系统所接受。因此，须设法采用别的措施满足要求。

从流量公式可知，流量不仅和供油压差的方根成比例，而且还和喷口面积成正比。为了增加供油量，可以加大喷口面积。

增大面积通常有以下两种办法：

（1）增加喷头数，这在主燃烧室中几乎不可能；

（2）在一个喷头上布置两个喷口，设计两股油路分别供油，称为主、副油路，这样的离心式喷嘴称为双油路离心式喷嘴。

典型的双油路离心式喷嘴如下图所示，其中（a）为双油路单喷口，（b）为双油路双喷口。双油路双喷口喷嘴可形成两层油膜，旋转力向相反，增加了相互间的扰动速度，可加快油膜破裂，改善雾化。

双油路离心式喷嘴示意图

离心式喷嘴特点

离心式喷嘴的主要特点，靠燃油压力将燃油在从喷嘴喷出之前先在喷嘴内形成高速旋转运动。为了形成在喷嘴内的旋转，在喷嘴内通常设有旋流槽或孔，当燃油在油压的作用下通过旋流槽或孔时则产生旋转。液体离开喷口后，在离心力作用下层成薄的油膜，这对改善雾化起了重要作用，因此称之为离心式喷嘴。

虽然有靠喷嘴旋转而产生液体雾化的，离心力也起了同样重要的作用，但为了名称上的区别，及考虑到历史上沿袭的称呼，把后者以其旋转的特点命名为旋转喷嘴。

离心式喷嘴自1902年使用以来，已发展出不少类型。最早期采用螺旋槽或切向槽产生高速旋转流动。后来改进为旋涡室造成高速旋涡的流动，所以有人称这种喷嘴为旋涡喷嘴。这种离心式喷嘴由于流动阻力损失比螺旋槽的小，并且结构简单、制造也较方便，所以它是离心式喷嘴的基本型式。

离心式喷嘴是一种简单机械压力雾化喷嘴，除了结构简单外，雾化能耗小和运行可靠使它得到广泛应用，如燃气轮机、航空发动机、锅炉、加热炉，冶金炉和窑炉等热动力设备内均采用这种喷嘴。

在航空燃气轮机中，离心式喷嘴仍作为以一种主要的或基本形式的燃油喷嘴被广泛使用。之所以被说成是主要的或基本的，是因为还有很多的航空燃气轮机采用它。现代航空发动机即使采用如先进的空气雾化喷嘴，但是为了解决发动机在低转速范围时气流流速较低，气流对燃油的作用强度低，而雾化效果差的问题，燃油喷出时仍设计成具有离心式喷嘴的效果，使得低转速范围时借助离心力的作用产生尽可能好的雾化性能。所以说离心式喷嘴是航空燃气轮机燃油喷嘴的基本型，离心式喷嘴雾化的形态如下图所示。