CN104819484A - 一种径向点火的蒸发式火焰稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种径向点火的蒸发式火焰稳定器，该稳定器是对传统蒸发式火焰稳定器进行改型，在稳定器上增加了适当长度的流向裙板，并在流向裙板上加装了点火基座，点火电嘴穿过点火基座在稳定器内部点火。点火基座内部夹有可移动滑块，可以起到密封的作用。取消了溅油板，采用直射式喷油杆，喷油孔的燃油相对气流方向呈角度喷射。本发明在不明显增加流动阻力的前提下，能够实现高速气流中的低温可靠点火并稳定燃烧，从而可拓宽飞行包线。

Description

一种径向点火的蒸发式火焰稳定器
技术领域
本发明涉及航空动力推进系统领域，具体涉及一种径向点火的蒸发式火焰稳定器，这是一种针对加力/冲压燃烧室的火焰稳定器，能够在低温高速条件下可靠点火，并稳定燃烧。
背景技术
火焰稳定器是航空发动机加力燃烧室和冲压发动机燃烧室的核心组件，它的结构很大程度上决定了燃烧室的点火性能和火焰稳定性。
加力燃烧室具有内涵进口来流速高、外涵进口来流温度低的特点，因此其点火及火焰稳定问题与火焰稳定器设计密切相关。冲压发动机由于没有压气机和涡轮，只有进气道、燃烧室和尾喷管，使得燃烧室的进口气流速度高、温度低、压力低，从而造成点火困难和火焰稳定性降低。因此，在加力/冲压燃烧室中，广泛采用具有优秀点火性能及贫熄性能的值班火焰稳定器，即蒸发式火焰稳定器，以改善点火性能和火焰稳定性。
尽管传统的蒸发式火焰稳定器已经在俄罗斯AL-31F加力燃烧室和英国斯贝发动机加力燃烧室得到了成功的应用，但是更低的温度和更高的速度分别对蒸发式火焰稳定器的燃油雾化和火焰稳定非常不利，因此对其点火性能和稳定燃烧提出了很大的挑战。
基于上述，有人提出了一种改型的蒸发式火焰稳定器(专利号：201410231619.X)，将圆形蒸发管改为月牙形蒸发管，并指出在相对低温(450K—650K)和高速气流(Ma＝0.1-0.4)的来流条件下较大幅度的提升了蒸发式稳定器的贫油点熄火性能。但是，该稳定器一方面仍采用展向点火方式，与工程实际的径向点火需求不符，另一方面其点火温度仍不够低，不能应对更加极端的点火条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有的技术不足，提供一种能够实现径向点火和更低温度可靠点火的蒸发式火焰稳定器，同时兼顾结构简单、易于维修。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在传统蒸发式火焰稳定器基础上，设计一种与工程实际结合的、点火允许温度更低的径向点火的蒸发式火焰稳定器，其特征在于：
稳定器加装了径向点火基座，点火电嘴通过径向点火基座伸入稳定器内部进行径向点火；
径向点火基座由上下盖板组成,上下盖板之间有可移动环形滑块，对点火电嘴起到了密封作用；
稳定器翼板后增加了适当长度的流向裙板，起到支撑点火电嘴以及减少主流对点火区域干扰的作用；
采用直射式喷油杆，喷油孔的燃油相对气流方向呈角度喷射。
进一步的，流向裙板的长度根据点火基座的大小和气动状况选取，避免过长所带来的阻力损失和重量增加。
本发明的原理如下：
气流通过进气管和稳定器头部进气孔进入稳定器内部，并在蒸发管后方形成回流区，燃油通过喷油杆以一定的角度喷入进气管，经过多次气动雾化和挡溅雾化从蒸发管出气孔喷出进入回流区剪切层，点火电嘴通过点火基座伸入稳定器内部回流区的剪切层，在油滴浓度相对较高的剪切层进行点火，增加的流向裙板起到了支撑点火电嘴以及减少主流对点火区域干扰的作用，使得点火性能更加优越。
本发明所具有的优点包括：
(1)、本发明加装了点火基座，实现了稳定器的径向剪切层点火。
(2)、本发明在不明显增加稳定器重量和流阻的前提下，通过增加适当长度的流向裙板和剪切层点火，实现了高速气流下的常温可靠点火。
(3)、本发明在点火基座的设计上，采用上下盖板，中间夹着环形可移动滑块，起到了密封作用，结构简单实用，维修方便，也可对点火基座外形进行流线型优化，进一步降低流阻。
(4)、本发明采用直射式喷油杆，喷油孔的燃油相对气流方向呈角度喷射，使稳定器结构得到了简化。
附图说明
图1是传统蒸发式火焰稳定器简图。
图2是本发明径向点火蒸发式火焰稳定器简图。
图3是本发明蒸发式稳定器的局部供油雾化过程示意图。
附图标记说明：图2中的1是直射式喷管，2是进气管，3是点火基座下盖板，4是点火基座上盖板，5是滑块，6是流向裙板，7是蒸发管，8是稳定器头部及翼板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。
根据本发明的一个实施例，对传统蒸发式火焰稳定器(见图1)进行改造设计，相比中国专利申请201310390933.X以及201410231619.X，增加了用于径向点火的点火基座，同时采用直射式喷嘴对进气管呈角度喷射和适当长度的流向裙板(见图2)。点火基座焊接于稳定器上，由稳定器翼板和流向裙板支撑，展向和流向位置不做限定，为方便点火电嘴的安装，点火基座的孔径略大于点火电嘴，点火基座上下盖板间的环形可移动滑块可起密封作用，同时，流向裙板的长度根据点火基座的大小和气动状况适当选取，避免过长所带来的重量增加，起到支撑点火电嘴以及减少主流对点火区域干扰的作用。
图3示意的是蒸发式稳定器供油雾化过程，燃油通过喷油杆以一定的角度喷入进气管，利用进气管的管壁对燃油进行一次喷溅式的雾化，将一部分燃油先打碎成为较细的颗粒；然后进入进气管的空气再对燃油进行第一级剪切雾化并与进入蒸发管进气管的空气进行第一次掺混，进入蒸发管的燃油部分蒸发，从蒸发管上下两侧的出气孔喷出后，再利用从稳定器头部进气孔流入的空气对油气混气进行第二次气动剪切雾化，并进行二次掺混；同时由于撞击了稳定器后缘翼板和流向裙板，故又起到冷却稳定器后缘翼板和流向裙板的作用，经过多次气动雾化和挡溅雾化从蒸发管出气孔喷出进入回流区剪切层，点火电嘴通过点火基座伸入稳定器内部回流区的剪切层，在油滴浓度相对较高的剪切层进行点火，使该稳定器具有更为优秀的点火性能，可实现0.3Ma数下的常温可靠点火。
上述描述只是说明，而非限定。在不脱离权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对本实施例进行各种修改。

Claims (2)

1.一种径向点火的蒸发式火焰稳定器，其特征在于：
稳定器加装了径向点火基座，点火电嘴通过径向点火基座伸入稳定器内部进行径向点火；
径向点火基座由上下盖板组成，上下盖板之间有可移动环形滑块，起到密封的作用；
稳定器翼板后增加了适当长度的流向裙板，起支撑点火电嘴以及减少主流对点火区域干扰的作用；
采用直射式喷油杆，喷油孔的燃油相对气流方向呈角度喷射。
2.根据权利要求1所述的一种径向点火的蒸发式火焰稳定器，其特征在于：流向裙板的长度根据点火基座的大小和气动状况选取，避免过长带来的阻力损失和重量增加。
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