超大间距比燃烧室的破局之路

来源：滚动播报

（来源：中国航空报）

扶春达

　　在航空发动机燃烧室的传统设计中，喷嘴间距比一般不超过1.5，否则火焰难以持续传播，点火起动困难重重。但随着航空发动机向更高推重比、更短轴向长度以及轻量化发展，燃烧室逐步走向“稀疏化”设计，即大幅拉大喷嘴间距、减少零件数量。

　　中国航发动研所发动机燃烧室研究部的陈敏敏团队，长期以来始终致力于破解这一技术瓶颈，为燃烧室“稀疏化”设计寻找可行突破口。团队先后精心设计了20余种技术方案，依托先进的数值仿真工具开展反复迭代验证与优化，但试验结果却始终不尽人意，未能有效破解核心难题。其中，最让团队头疼的两大痛点尤为突出：一是点火联焰的可靠性显著降低，火焰在各喷嘴之间难以实现持续稳定接力，点火成功率大打折扣；二是燃烧室出口温度分布的均匀性严重恶化，局部超温的风险急剧上升，直接威胁到发动机的使用寿命。

　　在一次次试验失利的打击下，团队仿佛陷入了一座没有出口的技术迷宫，始终难以找到突破的方向。

　　“我们始终找不到这道难题的标准答案。”项目负责人陈敏敏坦言，面对燃烧室设计中的系统级矛盾，传统的技术改进方法已经无能为力，难以实现突破。

　　转机，悄然出现在TRIZ理论引入之后。在一次系统性的TRIZ理论培训中，当讲师深入讲解“系统功能分析”“矛盾矩阵”等核心工具的应用逻辑与实践案例时，陈敏敏脑中灵光一闪，突然有了破解难题的灵感：“我们之前总在纠结‘如何调整参数’来弥补间距扩大带来的缺陷，但真正该深思的是，燃烧室到底需要实现什么核心功能？我们在设计过程中，又忽略了哪些可利用的潜在资源？”

　　团队立即行动起来，运用TRIZ理论工具重新审视整个燃烧室系统，跳出传统思维的局限，通过深入的系统功能分析与矛盾拆解，逐层抽丝剥茧，最终精准识别出四大核心症结：电嘴功能不足，点火能量难以满足需求；燃油SMD（液滴平均粒径）过大，雾化效果不佳；油气周向运动时间过长，混合效率偏低；火焰筒气动分配不足，气流组织不合理。

　　TRIZ理论如同一张精细的“技术航海图”，清晰指明了破解难题的方向。随后，团队系统运用功能导向搜索、矛盾矩阵、物场模型、76个标准解、小人法等多种TRIZ工具，结合燃烧室设计的实际需求，系统性地寻找最优解题方法，最终创新性地提出了一系列针对性的技术方案，逐一攻克核心痛点——

　　攻克点火难题。受自然界雷电和航天等离子体技术的启发，团队引入超高能点火与滑动弧点火技术，使火核能够直接“击穿”高速气流，实现稳定点火。

　　加速火焰传播。借鉴接力赛中“每一位选手跑得越快总用时越短”的理念，团队提出“使气流周向快速转动”的构想，通过优化喷嘴燃油喷射方向，使油气混合物实现周向快速运动与火焰快速稳定传播，破解了间距扩大导致的联焰难题。

　　创新雾化控制。针对燃油雾化颗粒过大的问题，团队识别出“燃油压力既要高（保证雾化细度）又要低（降低系统负荷）”这一物理矛盾，运用TRIZ分离原理，设计双油路喷嘴，在小工况采用低压油路细化雾化，在大工况切换大流量油路增强穿透，实现“一器两用”。

　　增强气动分配。通过物场模型分析与九屏幕法，参考76个标准解，得到钝体稳定器方案和切向进气斗方案，显著提升气体分配效率。

　　经过一系列技术改进，优化后的燃烧室迎来了全工况地面试验。随着点火指令的正式下达，各项性能参数实时反馈，最终试验结果显示，燃烧室综合性能远超预设设计指标要求，所有核心难题均得到圆满解决。团队成员们激动地相拥在一起，有人甚至红了眼眶——多日来屡战屡败的阴霾，终于被屏幕上那条平滑优异的性能曲线彻底驱散。

　　目前，该项目已获得航空业内专家的高度认可，成功斩获中国创新方法大赛全国一等奖和擂台赛“铜奖”，其研发的核心技术已顺利应用于多型航空发动机燃烧室设计中，成为航空领域培育新质生产力的典型代表，为我国航空发动机产业高质量发展注入了新动能。

　　如今，陈敏敏团队正以TRIZ理论为创新引擎，持续深耕燃烧室设计领域，向着喷嘴间距比的新极限发起挑战。他们的实践生动印证了一个道理：真正的创新，从来不是盲目试错的徒劳，而是用科学的方法，找准方向、迎难而上，最终走通那条曾经被认为“不可能”的道路。