本文针对一种可用于一体化加力燃烧室凹腔结构的扇形喷嘴,在加力环境下开展其雾化特性的试验和数值模拟研究。随着航空发动机加力燃烧室性能需求的提高,直射式喷嘴存在短距离内雾化效果不均匀、容易积碳、燃烧联焰效果较差等方面的缺点无法满足新一代一体化加力燃烧室凹腔内点火性能的需求,而扇形喷嘴具有在扇形面内雾化均匀且雾化角度可控的优点使其非常适合作为一体化加力燃烧室凹腔点火喷嘴使用。目前掌握的燃油喷嘴雾化特性经验公式主要以离心式和直射式喷嘴为主,对于扇形式喷嘴在加力环境下雾化和蒸发机理认识严重不足,因此亟需开展加力环境下扇形喷嘴雾化特性研究,从而建立扇形喷嘴加力环境下雾化特性估算方法。本文研究内容主要分为以下三个方面:1)首先,基于已有的大气环境下扇形喷嘴雾化特性试验结果,评估喷嘴各结构参数对扇形喷嘴雾化特性的影响,得到扇形喷嘴积液腔直径和扇形出口角度是影响扇形喷嘴雾化特性最重要的两个结构参数,从已加工的扇形喷嘴中根据结构重要性原则筛选出适用于加力环境下的扇形喷嘴用于本文的后续研究工作;并对筛选出的扇形喷嘴,通过流量特性试验,验证扇形喷嘴状态。2)本文了开展扇形喷嘴加力环境下雾化特性试验研究,使用高速摄影仪、马尔文粒度仪和粒子图像测速仪等设备分别研究了在不同加力环境条件下,扇形喷嘴结构参数以及供油压力对扇形喷嘴雾化角度、SMD空间分布、穿透深度以及喷嘴液膜破碎距离和表面波波长的影响规律。试验结果表明:（1）扇形喷嘴的油珠SMD空间分布可以描述为一个三维空间油雾场,包含迎风区、核心区和背风区等三个区域。核心区中心主要是经燃油雾化形成的液滴密集区域,油珠数量最多;迎风区域位于气液两相交界面,气动力交换最强;背风区主要位于油雾密集区的后部,主要受到回流的影响。由于油雾场上游位置在油雾集中区域,在测量光路的中间位置是液条及液带无法识别测量,所以本文测量位置主要是远离集中区域的两侧,此处是细小油珠,所以SMD较小;在核心区的边缘地带由于小液滴蒸发速率较快,小液滴大量蒸发且一部分被回流区带走,大液滴占据主要位置,导致平均SMD增加。燃油继续发展以后与空气发生强烈的气动作用,最终大液滴也蒸发成液雾,SMD减小,形成均匀混合的油雾场。由于影响扇形喷嘴SMD大小的因素很多,因此本文采用无量纲化拟合方式得到了加力环境下扇形喷嘴SMD经验关系式。（2）在扇形喷嘴结构参数不变条件下,扇形喷嘴雾化角度受到加力环境下横向气流参数、供油压力等的影响;随着供油压力增加,雾化角度逐渐增加;随着横向速度、温度和压力增加,都会导致雾化角度减小。（3）燃油在横向气流中的穿透深度分为内穿透深度和外穿透深度;外穿透深度随着供油压力增加先增加后趋向于稳定;随供油压力增加,内穿透深度逐渐增加;横向气流速度增加,内外穿透深度均减小;横向气流温度和压力增加都会导致内外穿透深度减小。（4）燃油在横向气流中的破碎距离分为破碎长度和破碎高度,随着供油压力的增加,破碎长度先逐渐减小后稳定,而破碎高度随着供油压力增加逐渐增加;横向气流温度增加,破碎距离增加;随着横向气流压力增加,破碎长度和破碎高度都减小。（5）随着供油压力增加,燃油射流的能量增加可以触发波长更短、频率更高的波动,而随着横向气流速度增加,韦伯数增加,横向气流对液体表面的气动作用更加明显,表面波波动更加剧烈,波长更短。3)对扇形喷嘴在横向气流作用下的雾化过程进行了数值研究,揭示扇形喷嘴燃油喷射、破碎和雾化机理。数值模拟结果表明:在横向气流作用下燃油液膜面首先在展向方向出现撕裂,燃油形成丝带状,每个丝状的液条依然与扇形液膜面相连;丝带状液膜的破碎过程与直射式喷嘴在横向气流中的雾化过程类似,燃油受到横向气流影响首先在液膜表面产生不稳定性的R-T波,随时间发展R-T不稳定波的振幅及波长均增大,当不稳定波到达临界破碎波长时,在不稳定波的波谷处发生拉伸破碎;当燃油继续向下游发展时,液柱完全破碎成条带状液块和大液滴。以上所获得的扇形喷嘴在加力环境下破碎雾化结果可为加力用扇形喷嘴的设计与优化提供技术支撑。