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喀山航空学院开发出可延长航空发动机寿命的防积碳燃油喷嘴
关键词:      时间:2025-03-20

【据航空港网站2025年3月6日消息】在俄罗斯航空发动机领域科技潜力开发项目的支持下,俄罗斯喀山国立技术大学-喀山航空学院(以下简称喀航)联合中央航空发动机研究院(CIAM)开发出一种用于航空发动机的新型防积碳燃油喷嘴。

在现代民用喷气飞机发动机中存在一个严重的问题,即燃油喷嘴零件上容易形成固体积碳。在发动机运行期间,当温度升高时,复杂的物理和化学过程就会开始。试验表明,在40℃以上的温度下,燃油中会出现带电粒子,在100℃时,会形成对称极子,这些对称极子会积极参与碳沉淀物的形成。

维塔利·阿尔图宁教授指出:“固体碳质沉积物会使燃油喷嘴通道局部或全部结焦,从而破坏燃油喷射过程,使发动机的推力减小,可能引起火焰筒烧毁,甚至引起火灾和整个飞机爆炸。所有这些情况都会使发动机的寿命大大缩短,可靠性明显降低,特殊情况还可能导致空难发生。”

为了解决这个问题,喀航设计了一种带有外部冷却套管的新型燃油喷嘴。套管内表面由齿高为3~5毫米的锥形螺纹制成,可以限制积碳的进一步生长并确保喷嘴的性能。该喷嘴有一个静电场产生系统。研究表明,磁场对沉积物形成过程影响不大,但静电场在防止沉积方面很高效。该冷却系统既可以在自然对流状态下运行,也可以在静电场产生的电风下在强制对流状态下运行。这确保了高效的热交换,并将喷嘴内部零件的温度保持在100℃的临界值以下。该设计还有潜力使用液体和气体燃料(包括甲烷)。

该技术解决方案已申请俄罗斯专利No2759818和No2759819。这项技术不仅可用于民用航空,还可用于空天领域可重复使用航天器的发动机,以及用于使用碳氢化合物燃料的地面动力装置。