CN105674332B - 一种预蒸发式一体化加力燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种预蒸发式一体化加力燃烧室。在加力内锥内部开一个油腔，油腔连接整流支板火焰稳定器内部的燃油通道。燃油在油腔内被加热变成气体或超临界体后进入整流支板火焰稳定器内部的燃油通道，并由两侧的直射式喷嘴小孔喷出。通过合理地开喷嘴小孔，可以有效提高燃油与气体的混合效果，提高了燃烧效率。并且加力内锥传输大量的热量给燃油，降低了自身温度，有效地提高了红外隐身性能。本发明的优势在于在一体化加力燃烧室结构的基础上，通过加力内锥内部油腔结构和整流支板火焰稳定器内部燃油通道结构的引入，加上合理地开直射式喷嘴小孔，有效地提高了燃烧效率，并且有效地提高了红外隐身性能。

Description

一种预蒸发式一体化加力燃烧室
技术领域
本发明属于燃气涡轮发动机领域，涉及一种预蒸发式一体化加力燃烧室。
背景技术
为了提高飞机的作战性能和扩大飞机包线，军用战斗机的的动力装置常通过加力燃烧增加推力。目前世界各国空军现役主力战机动力装置均采用加力式涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机加力燃烧室由内外涵混合扩压器、燃油喷嘴、火焰稳定器、防震隔热屏和筒体等部件组成。加力燃烧室的发展过程是一个不断提高加力温度、燃烧效率和燃烧稳定性，减少流体损失，减轻重量，提高可靠性和适用性的过程。而对于燃烧效率来说，由于进入加力燃烧室的气流是已燃烧过的燃气流，含氧量较低，比纯空气减小约1/3～1/4，惰性成分增加，且加力燃烧室燃油喷射多采用多点直接喷射，燃油直接喷入气流中，雾化效果较差，使得燃烧效率显著下降。另外，随着战斗机对隐身性能的不断重视，加力燃烧室作为发动机尾部的热端部件，设计中也需要满足红外隐身要求和雷达隐身要求，而传统的加力燃烧室设计中，既没有考虑对燃油喷杆和火焰稳定器进行有效的冷却，也没有对加力部件进行修型，所以基本上不满足隐身要求。
在20世纪90年代，国际上提出一种加力燃烧室与涡轮后框架一体化设计的方案。其主要的特征是将涡轮排气框架的整流支板和加力燃烧室的火焰稳定器一体化设计，在其内部安装燃油管路，并通过外涵气体进行冷却。这种方案有效缩短加力燃烧室的长度，使结构更加紧凑，提高了推重比。但是仍然没有解决燃烧效率低、红外隐身性能不好的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种预蒸发式一体化加力燃烧室。与现有技术相比，本发明的优点是将油腔开在加力内锥里面，利用已燃高温气体加热中心锥体内的燃油，使燃油达到蒸发状态或超临界状态，然后进入整流支板火焰稳定器内部的燃油通道，并经由直射式喷嘴喷出，这样能增强燃油与空气的混合程度，提高燃烧效率，并且有效降低中心锥体温度，提高红外隐身性能。
技术方案
本发明的目的在于提供一种预蒸发式一体化加力燃烧室。
本发明技术方案如下：
一种预蒸发式一体化加力燃烧室，包括加力内锥内部的油腔分布形式、整流支板火焰稳定器的燃油通道形式以及整流支板火焰稳定器上直射式喷嘴分布方式。其特征在于：从加力内锥内壁中心线处开启一个燃油进入孔，孔的直径为5mm～15mm，燃油从经由燃油进入孔从外部燃油管道进入加力内锥内部的油腔，油腔形状与加力内锥整体形状相似，加力内锥内壁与加力内锥外壁的厚度为2～5mm。油腔里面的燃油经过加力内锥周围的高温气体烘烤，温度逐渐升高，直至变成气体或超临界体。已被加热的燃油由油腔进入整流支板火焰稳定器内部的燃油通道，燃油通道形状与整流支板火焰稳定器整体形状相似，火焰稳定器壁面厚度为1～3mm，壁面两侧分布有直射式喷嘴小孔。整流支板火焰稳定器两侧壁面上所开喷嘴小孔区域范围根据整流支板火焰稳定器内部的燃油通道确定，所开孔的直径的大小范围为0.5～2mm，所开圆孔排数为1～6排，所开的孔在排数超过一排时可以采取叉排或顺排的排列方式，其排间距的可选变化范围为最小孔径大小的1～10倍。
该预蒸发式一体化加力燃烧室，优势在于在一体化加力燃烧室的基础上对加力内锥以及整流支板火焰稳定器进行改进设计而来，能有效能增强燃油与空气的混合程度，提高燃烧效率，并且有效降低中心锥体温度，提高红外隐身性能。而且结构设计简单，可行性高，有不容小视的应用前景。
附图说明
图1：预蒸发式一体化加力燃烧室示意图
图2：预蒸发式一体化加力燃烧室剖视图
图3：整流支板火焰稳定器示意图
图1中1-机匣2-防震隔热屏3-加力内锥7-整流支板火焰稳定器
图2中1-机匣2-防震隔热屏3-加力内锥4-油腔5-燃油进入孔6-外涵进气通道 7-整流支板火焰稳定器
图3中8-整流支板火焰稳定器型面9-燃油通道10-直射式喷嘴小孔
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
结合图1、图2、图3，本发明提供了一种预蒸发式一体化加力燃烧室。图1为预蒸发式一体化加力燃烧室示意图，图2为预蒸发式一体化加力燃烧室剖视图，图3为整流支板火焰稳定器示意图。
燃油从图2(5)所示的燃油进入孔进入加力内锥内部的油腔，加力内锥在周围高温燃气的作用下逐渐被加热，也使得燃油的温度不断上升，使燃油达到蒸发状态或超临界状态，然后燃油经由加力内锥与整流支板火焰稳定器间的燃油通道进入整流支板火焰稳定器内部，并从两侧的直射式喷嘴喷出。由于此时的燃油是气体或者超临界体，粘性小、扩散系数大、溶解能力强、流动性能更好，所以燃油与周围空气混合的更加均匀，增强燃烧稳定性，提高燃烧效率；而且由于加力内锥传输大量的热量给低温燃油，也使得加力内锥自身的温度降低了，提高了红外隐身性能。

Claims (5)

1.一种预蒸发式一体化加力燃烧室，包括加力内锥内部的油腔分布形式、整流支板火焰稳定器的燃油通道形式以及整流支板火焰稳定器上直射式喷嘴分布方式，其特征在于：在加力内锥内部开一个油腔，油腔连接整流支板火焰稳定器内部的燃油通道，燃油在油腔内被加热变成气体或超临界体后进入燃油通道，并由整流支板火焰稳定器壁面两侧的直射式喷嘴小孔喷出。
2.根据权利要求1所述的一种预蒸发式一体化加力燃烧室，其特征在于：在加力内锥内部开一个油腔，油腔形状与加力内锥整体形状相似，加力内锥内壁与加力内锥外壁的厚度为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种预蒸发式一体化加力燃烧室，其特征在于：在整流支板火焰稳定器内部开一个燃油通道，燃油通道形状与整流支板火焰稳定器整体形状相似，整流支板火焰稳定器壁面厚度为1～3mm。
4.根据权利要求1所述的一种预蒸发式一体化加力燃烧室，其特征在于：整流支板火焰稳定器两侧壁面上所开喷嘴小孔区域范围根据整流支板火焰稳定器内部的燃油通道确定，所开喷嘴小孔直径的大小范围为0.5～2mm，排数为1～6排。
5.根据权利要求1所述的一种预蒸发式一体化加力燃烧室，其特征在于：在整流支板火焰稳定器两侧壁面上所开喷嘴小孔在排数超过一排时可以采取叉排或顺排的排列方式，其排间距的可选变化范围为最小孔径大小的1～10倍。
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