CN106678877A - 一种加有v型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室 - Google Patents
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Abstract
一种吸气式整流支板火焰稳定器本发明提供了一种一体化加力燃烧室V型槽环形火焰稳定器，在稳定器后形成回流，加速混合气的形成，提高燃油雾化和蒸发效果，加强燃烧过程，稳定火焰。在整流支板后合理设计V型槽环形火焰稳定器将其一体化，燃油混合气在V型槽后形成回流区，有利于混合气的形成，加强了燃烧过程。在涡扇发动机中，加力的重要特点是外涵道冷空气参加燃烧，这样就存在低温稳定燃烧问题，环形火焰稳定器在高温燃气流中可以建立稳定高温热源，在与整流支板的综合作用下提高了外涵冷混合气燃烧的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于一体化加力燃烧室领域，具体涉及一种V型槽环形火焰稳定器结构设计，并且能够实现火焰稳定器后形成回流区，有效改善加力燃烧室内燃油雾化蒸发效果，加强燃烧过程，稳定火焰，提高燃烧效率。
背景技术
为了提高飞机的作战性能和扩大飞机包线，军用战斗机的动力装置通过加力燃烧来增加推力，采用加力燃烧室则是提高航空发动机推重比的重要技术手段。内/外涵混合扩压器、火焰稳定器、燃油喷嘴、防振隔热屏以及筒体等主要部件组成了传统的涡轮风扇发动机加力燃烧室。加力燃烧室的发展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。对于涡轮风扇加力燃烧室，加力的主要特点是外涵冷空气参加燃烧，为解决低温稳定燃烧问题，广泛采用V型槽式的径向火焰稳定器和环形稳定器配合使用，提高了混合气燃烧的稳定性。但是这种传统的加力燃烧室火焰稳定器造成不可避免的流动损失。
在20世纪90年代，国际上提出一种加力燃烧室和涡轮后框架一体化设计的方案。其主要特征是将涡轮后框架的整流支板与加力燃烧室的火焰稳定器进行一体化设计，在其内部装有燃油管路。这种方案有效的缩短了加力燃烧室的长度，使结构更加紧促，较少了流动损失，提高了推重比。
一体化加力燃烧室较传统加力燃烧室而言，在结构上将涡轮框架的整流支板与原有的火焰稳定器进行整合设计。加力燃烧室的回流区整体前移，对于涡轮后的燃气对复燃而言，一方面含氧量较纯空气减少，另一方面气流速度高。这对点火燃烧和稳定火焰十分不利，特别是一体化加力燃烧室在整合一些原有部件的基础上要有效的加强燃烧过程，稳定火焰存在一定的难度。在形成更稳定的回流区，稳定火焰上一体化加力燃烧室还可以进一步提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种V型槽环形火焰稳定器的设计及布置方案，该方案针对一体化加力燃烧室，能够提高其燃烧效率，改善燃烧过程。本技术在一体化加力燃烧室的整流支板后嵌入一个V型槽环形火焰稳定器进行一体化设计，优点在于能够在火焰稳定器后形成回流区，建立稳定的高温热源，加速混合气的形成，稳定火焰和提高燃烧效率。
技术方案
本发明的目的在于提供一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室。
本发明技术方案如下：
加有V型槽环形火焰稳定器的整流支板火焰稳定器，包括整流支板火焰稳定器和V型槽火焰稳定器以及它们两者的契合设计。
所述的整流支板火焰稳定器，厚度为5～10mm，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1～2mm，所开圆孔排数为2～6排，所开的孔需要采取叉排排列方式，其排间距的可选变化范围为最小孔径大小的1～10倍。
所述V型槽火焰稳定器的截面呈V形，张角一般为30°～60°，是最基本的火焰稳定器，一般取30°，因为在30°时燃烧稳定性、燃烧效率和流体阻力三者折衷的性能最好。顶角半径在6～15mm内选取；为了改善稳定器性能，采用裙边式V型火焰稳定器，它使得火焰面变长，利用周向小波纹的自由伸缩来补偿和缓解冷热应力变形，并使横向二次流增强，有利于燃油在稳定器后方的掺混和燃烧。
所述整流支板火焰稳定器和V型槽火焰稳定器的契合设计，在整流支板火焰稳定器后高度1/2处嵌入一个V型槽环形火焰稳定器，嵌入深度3-5mm。
本发明具有以下有益效果：
对于加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室而言。加力燃烧室进口的气流温度高且是经过涡轮叶片扰动后的强烈紊流，这两个因素可以加快混合气的形成。在混合加力的涡扇发动机中，加力重要的特点是外涵冷空气参加燃烧。V型槽环形火焰稳定器置于内涵高温气流中，可以建立稳定的高温热源，环形稳定器的内外为整流支板火焰稳定器，利用内涵稳定的高温热源加热径向的整流支板火焰稳定器，促进油膜蒸发和混合，改善冷混合气燃烧的稳定性，提高燃烧效率。
附图说明
图1：加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室整体三维图
图2：加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室剖视图
图3：加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室局部示意图
图4：整流支板火焰稳定器示意图
图1中1-机匣 2-后涵道引射器 3-整流支板火焰稳定器 4-加力内锥 5-V型槽环形火焰稳定器
图2中1-机匣 2-后涵道引射器 3-整流支板火焰稳定器 4-加力内锥 5-V型槽环形火焰稳定器
图3中1-加力内锥 2-整流支板火焰稳定器 3-V型槽环形火焰稳定器
图4中1-燃油通道 2-整流支板火焰稳定器型面 3-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，本发明在一体化加力燃烧室中的整流支板后嵌入一个V型槽环形火焰稳定器。图1加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室示意图，图2加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室剖视图，图3为加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室局部示意图。
加有V型槽环形火焰稳定器后的整流支板包括：整流支板，整流支板尾部1/2高度处的环形火焰稳定器。如图2所示内涵的高温燃气经4-加力内锥外侧进入一体化加力燃烧室，在混合加力的涡扇发动机中，外涵冷空气经2-后涵道引射器进入加力燃烧室。加力燃烧室进口处的气流温度高且经过涡轮叶片扰动后的强烈紊流，燃油经图4中的1-燃油通道进入整流支板火焰稳定器内，并经两侧的3-直喷式喷嘴小孔喷入加力燃烧室内与进口处的燃气及外涵进入的冷空气进行混合，形成可燃混合气，并在图2中的3-整流支板火焰稳定器和5-V型槽环形火焰稳定器后方形成稳定回流区。
在混合加力的涡扇发动机中，加力的特点是外涵冷空气参加燃烧。V型槽环形火焰稳定器置于内涵高温气流中，可以建立稳定的高温热源，环形稳定器的内外为整流支板火焰稳定器，利用内涵稳定的高温热源加热径向的整流支板火焰稳定器，促进油膜蒸发和混合，提高冷混合气燃烧的稳定性，进一步提高一体化加力燃烧室的效率。
Claims (5)
1.一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室，包括V型槽环形火焰稳定器结构设计及布置方式；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：在整流支板火焰稳定器后方布置一个V型槽环形火焰稳定器，嵌入整流支板内。在整流支板火焰稳定器内布置油道，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，形成的混合气在V型槽环形火焰稳定器后形成回流区，稳定了火焰，提高了燃烧的完全度。
2.根据权利要求1所述的一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：在整流支板火焰稳定器后，高度1/2处嵌入一个V型槽环形火焰稳定器，嵌入深度3-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：V型槽火焰稳定器的截面呈V形，张角取30°，因为在30°时燃烧稳定性、燃烧效率和流体阻力三者折衷的性能最好。
4.根据权利要求1所述的一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：V型槽火焰稳定器顶角半径取8mm，壁面厚度取2-4mm。为了改善稳定器性能，采用裙边式V型火焰稳定器，它使得火焰面变长，利用周向小波纹的自由伸缩来补偿和缓解冷热应力变形，并使横向二次流增强，有利于燃油在稳定器后方的掺混和燃烧。
5.根据权利要求1所述的一种加有V型槽环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室，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，所开孔的直径的大小范围为1～2mm，所开圆孔排为2～6排。
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