CN107250510B - 包括基于连通的点火装置的用于涡轮发动机的定容燃烧模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种被设计成实施定容燃烧的涡轮发动机燃烧模块(10)，尤其是用于飞行器涡轮发动机的燃烧模块，该燃烧模块包括：围绕轴线被布置的至少两个燃烧室(12A，12B)，每个室(12A，12B，12C)包括加压气体吸入口(16)和已燃烧气体排出口(18)；以及在燃烧室(12A，12B，12C)中触发燃烧的点火构件。模块(10)包括至少一个管道(80)，该至少一个管道在第一燃烧室(12A)和至少一个第二燃烧室(12B)之间建立连通，以便将已燃烧气体从第一燃烧室(12A)喷射到第二燃烧室(12B)，从而在第二燃烧室(12B)中触发燃烧。

Description

包括基于连通的点火装置的用于涡轮发动机的定容燃烧模块
技术领域
本发明涉及飞行器涡轮发动机的具有定容燃烧的类型的燃烧室的领域。
本发明适用于任何类型的涡轮发动机，尤其是涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机，以及无涵道(unducted)风扇涡轮发动机，该无涵道风扇涡轮发动机也被称为“开式转子”发动机。
背景技术
常规的飞行器涡轮发动机以已知的方式具有一个或多于一个的燃烧室。这种燃烧室通过压缩机模块被供给加压空气，并且它具有燃料喷射器，该燃料喷射器能够将燃料喷射到被允许进入的空气流中，以便将其燃烧并因此使热气体进行喷射，该热气体首先被用于驱动涡轮，而涡轮驱动压缩机模块并且还可驱动涡轮发动机的风扇，其次，该热气体用于在高速下从涡轮发动机进行喷射以便推动安装有所述反作用涡轮发动机的飞行器。
在这种类型的室中，燃料的流动是持续的并且燃烧是根据被称为布雷登循环(Brayton cycle)的循环进行的，也就是说根据定压燃烧循环进行的。然而，为实现节省比耗量，一直在考虑将根据汉弗莱循环(Humphrey cycle)运行的也就是根据定容燃烧循环或“CVC”循环运行的多个燃烧室来替换根据布雷登循环运行的燃烧室。例如，在现有技术中已知的这种类型的燃烧室在文献US-2005/183.413-A1中被公开。
文献WO-2014/020275-A1公开了一种具有球形阀的CVC燃烧室，球形阀具有关于与室的轴线垂直的轴线旋转安装的球形转子，并与这些转子的球形包络线结合，所述转子和所述包络线具有能够相互对齐的通道和槽，并具有燃烧室的入口/出口通道，以便选择性地确定相应的吸入阀和排出阀的打开或关闭。每个室在其每个末端处具有球形阀，并且所述阀相互同步，以便实现汉弗莱循环的三个连续的阶段。
在这种解决方案中，吸入阀和排出阀的设计具有一些缺点。首先，球形转子在包络线中的移动引起一些摩擦的情况，有损于这种阀的使用寿命。其次，该阀难以制造，这是因为它们的元件的球形形状。第三，在该设计中，阀保持独立并且被同步化，而且就是因为这个，燃烧室的复杂度不是最理想的。第四并且最后地，每个室需要它自身有吸入阀和排出阀，使得具有多个室的涡轮发动机具有与室同样多的吸入阀和排出阀。
发明内容
根据汉弗莱循环运行的燃烧室包括用于吸入压缩气体的吸入口，以及用于已燃烧气体的排出口，吸入口具有布置在室的入口处的吸入阀，排出口具有布置在燃烧室的出口处的排出阀。这些阀各自能够在打开位置和关闭位置之间来回摆动，并且以同步的方式被控制，以便实现汉弗莱循环的三个连续的阶段，即吸入/清除-燃烧-废气排放。
在这种发动机中，期望的是，室的循环能够以与室的数量成反比的方式错开。通过产生连续的排放阶段，这允许被供给到涡轮模块的排出气体的流动是平滑的，同时允许定容燃烧循环中所固有的脉动现象变得平滑。实际上，如果所有的室在汉弗莱循环的相同时间之后被同时运行，则废气排放阶段都将是同时的，并且这将导致排出气体的不规则流动，因为它将经受来自室的气体的同步脉动。这种流动将有损于涡轮模块的寿命。相反地，具有错开的室循环的燃烧模块允许这些脉动变得平滑。此外，在脉冲的均匀性以及自由性方面，由涡轮模块吸入的排出气体随着室的数量的增加而增加。
因此，优选地，具有给定数量的室的燃烧模块优选在两个连续的室之间使其室的循环通过给定数量的室的一部分进行错开。
根据现有技术，该类型的燃烧室中的燃烧是通过容置在每个室中的火花点火器在每个燃烧阶段中触发的。在具有多于一个室的发动机的情况下，这种设计涉及对点火时间的非常严格的管理，以及穿过整个发动机对复杂的点火回路的安装，而这种安装对发动机是有损害的。
从文献US-2004/216.464-A1中已知的是在该类型的两个室的出口之间布置连接管道，以允许背压与废气排放相反，以便促进混合物的摩尔密度的增加，并且通过这么做来增加每个室的能源效率。然而，这些连接管道仅为那个目的而使用。
同样从文献US-2004/154.306-A1中已知的是在该类型的两个室的入口之间布置连接管道，以允许已燃烧气体或“混合”气体从第一室转移到第二室，以在燃料喷射到该室之前增加第二室中的压缩率。然而，这些连接管道仅为改善燃烧的效率的目的而被使用，并且不参与可燃混合气的点火。
然而，在没有火花点火器的情况下在定容室中触发点火的解决方案是将热的已燃烧气体喷射到定容室中，这些气体的高温足以触发燃烧。
本发明提出了一种燃烧模块，该燃烧模块实现了该解决方案以在燃烧室中连续地触发点火。
为此目的，本发明提出了一种被构造成实现定容燃烧的类型的燃烧模块，该类型的燃烧模块具有至少两个燃烧室以及点火构件，每个室包括用于加压气体的吸入口以及用于已燃烧气体的排出口，点火构件在燃烧室中触发燃烧。该模块使其室围绕轴线被布置，并且该模块具有至少一个管道，该至少一个管道能够使第一燃烧室与至少一个第二燃烧室建立连通，以便将已燃烧气体从第一燃烧室喷射到所述第二燃烧室中从而在所述第二燃烧室中触发燃烧。例如，室围绕轴线以辐射的方式被安装。
根据燃烧模块的其他特征：
-模块具有用于打开/关闭管道的闭塞物，该闭塞物能够选择性地允许已燃烧气体从第一燃烧室流动到所述第二燃烧室；
-管道是固定管道，并且闭塞物具有至少一个预设压力阀构件，该至少一个预设压力阀构件位于管道中并且能够在第一室中的已燃烧气体的压力刚一超出预定阈值时就打开；
-模块具有围绕所述轴线以规则的方式成角度地布置的至少一个组的燃烧室，所述组具有其自身的至少一个点火回路，该至少一个点火回路具有连通管道，连通管道被各自布置在所述组的两个室之间并且能够将已燃烧气体从两个室的第一室喷射到两个室的第二室中，以便在所述第二燃烧室中触发点火；
-该模块具有围绕所述轴线以规则的方式成角度地布置的至少两个组的燃烧室，每个组具有其自身的至少一个点火回路以及至少一个补充的点火回路，该至少一个点火回路具有连通管道，连通管道被各自布置在所述组的两个室之间，并且能够将已燃烧气体从所述两个室中的第一室喷射到两个室中的第二室，从而在所述组的所述第二燃烧室中触发燃烧，该至少一个补充的点火回路被插入在两个组之间，并且具有补充的连通管道，该补充的连通管道被各自布置在一个组的第一室和另一组的第二室之间，并且能够将已燃烧气体从第一组的第一室喷射到第二组的第二室中，从而在所述第二组的所述第二燃烧室中触发燃烧，以便在一个组自身的点火回路发生故障的情况下维持两个组的室的点火；
-燃烧室的吸入口/排出口被构造成使得它们通过共同的相应的吸入阀/排出阀被打开或关闭，吸入阀/排出阀是同步的并且围绕所述轴线旋转地安装，所述阀具有径向开口，径向开口形成于燃烧室的朝向轴线转向的形状为圆柱状部分的壁中，每个相应的旋转吸入阀或旋转排出阀具有管状元件，管状元件的直径对应于所述圆柱状部分的直径并与所述圆柱状部分同轴地旋转安装，所述管状元件具有允许吸入气体/排出气体被运送的孔，以及至少一个径向槽，该至少一个径向槽被大体布置在所述口的径向开口的轴向平面中，并且能够在所述管状元件的旋转期间封闭或释放所述径向开口，以及，旋转阀中的至少一个在其外周上具有喉部，该喉部在旋转阀的外周的预先设定的角形部段上延伸，以便确定出溢出管道，该溢出管道用于将燃烧室中的第一室与燃烧室的相邻于所述第一室的第二室在所述旋转阀的如下所述的位置中连通，所述位置即：对应于在已燃烧气体排放之前在第一室中的燃烧结束时的位置，以及对应于在燃烧之前对第二室的填充结束时的位置，旋转阀根据其角形位置形成所述闭塞物。
-喉部形成于旋转排出阀的管状元件的外周中；
-该模块具有共用的旋转元件，该共用的旋转元件具有在旋转中相互连接的旋转吸入阀/旋转排出阀。
本发明还涉及一种涡轮发动机，涡轮发动机包括：具有至少一个压缩机的压缩机模块、上述类型的燃烧模块，以及具有至少一个涡轮的涡轮模块，压缩机模块通过轴的系统被连接到涡轮模块。根据本发明，该涡轮发动机的特征在于，压缩机模块通过单个吸入管道来供给燃烧模块，以及，燃烧模块通过单个排出管道来供给涡轮模块。
根据涡轮发动机的另一特征，轴的系统中的至少一个轴形成用于驱动共用的旋转元件的构件，该共用的旋转元件使旋转吸入阀和旋转排出阀在旋转中相互连接。
最后，本发明涉及一种用于控制上述类型的涡轮发动机燃烧模块的方法，该方法具有至少一个使至少一个第一燃烧室和一个第二燃烧室连续点火的步骤，该至少一个第一燃烧室和一个第二燃烧室中的每个根据具有以下阶段的循环连续地运行：
-第一阶段，在该第一阶段期间，吸入口和排出口被关闭，该第一阶段具有包含新鲜的可燃混合物的第一子阶段和随后的使每个相应的室中的所述可燃混合物燃烧的第二子阶段；
-第二阶段，在第二阶段期间，吸入口被关闭，并且排出口被打开，以使已燃烧气体从每个相应的室中被排放；随后是
-第三阶段，在第三阶段期间，吸入口和排出口被打开，以便用新鲜空气通过每个相应的室清除已燃烧气体；
其中，在连续的点火步骤中，第一室和第二室中的吸入和废气排放是有相位差的，使得第一室能够经历第二子阶段，同时第二室经历第一子阶段，并且，连续点火的步骤具有控制的子步骤，该控制的子步骤在第一室经历第二子阶段时发生，在第二子阶段期间，第一室和第二室连通以便在第二室中触发燃烧。
附图说明
通过参照附图阅读下文中以非限制性示例给出的说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
-图1为穿过轴平面的透视图，示出了定容燃烧模块的原理；
-图2为图1的燃烧模块的轴向截面的图解示图；
-图3为图2的燃烧模块的横向截面的图解示图；
-图4为具有三个燃烧室的燃烧模块的透视图；
-图5为图4的燃烧模块的横向截面的图解示图；
-图6为具有多个定容燃烧模块的涡轮发动机的具有切除部的透视图；
-图7为根据本发明的具有三个燃烧室的燃烧模块的透视图；
-图8为图6的燃烧模块的横向截面的图解示图；
-图9为图7和图8的燃烧模块的点火回路的图解示图；
-图10为用于图7和图8的燃烧模块的点火回路的第一变型的图解示图；
-图11为用于图7和图8的燃烧模块的点火回路的第二变型的图解示图；
-图12为用于根据图4至图6的燃烧模块的点火回路的旋转元件的透视图；
-图13A、图14A和图15A为以燃烧模块的吸入阀的轴平面中的横向截面示出的根据图11的具有旋转元件的燃烧模块的三个连续位置的图解视图；
-图13B、图14B和图15B为以燃烧模块的排出阀的轴平面中的截面示出的根据图11的具有旋转元件的燃烧模块的三个连续位置的图解视图。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的附图标记指定的零件是相同的或具有类似的功能。
图1至图3示出了燃烧模块10的原理，该燃烧模块被构造成实现根据汉弗莱循环而进行的定容燃烧，也就是说，具有燃烧阶段、废气排放阶段以及用于吸入新鲜空气并清除已燃烧气体的阶段。图1至图3示出了燃烧模块10的原理，该燃烧模块具有围绕轴线A布置的燃烧室12，该轴线A例如对应于涡轮发动机的旋转轴线。为理解这种室12的运行，图1至图3已被简化为单个室12。然而，本发明涉及具有至少两个燃烧室12的模块，也就是说，例如为图4和图5中所示类型的模块，该模块具有三个燃烧室。
燃烧模块10可具有更多数量的室12，如图6示出了具有围绕轴线A布置的十个燃烧室12的涡轮发动机。
如图1和图2所示，每个室12包括用于加压气体的吸入口16以及用于已燃烧气体的排出口18。在图6所示类型的涡轮发动机中，加压气体吸入口16由涡轮发动机14的包括至少一个压缩机22的压缩机模块20供给，气体排出口18供给包括至少一个涡轮26的至少一个涡轮模块24。
本发明将参考燃烧模块10的优选实施例进行描述，但将被理解的是，该构型不是对本发明的限制。
优选地，每个吸入口16或排出口18被构造成通过旋转的吸入阀28或相应的排出阀30来打开或关闭，该吸入阀和排出阀与涡轮发动机14的轴线A同轴。
图1至图3中所示的燃烧模块10仅具有一个燃烧室12。在该构型中，燃烧室12的点火必须由点火构件实现，点火构件例如为火花点火器，特别地，该火花点火器与室12相关联。
为了使被供给到涡轮发动机的涡轮模块24的排出气体均匀化的目的，提出了一种模块10，该模块10具有多于一个的燃烧室12。因此，优选地是具有至少两个燃烧室12的模块10，该至少两个燃烧室以规则的方式围绕轴线A成角度地分布，该燃烧室的吸入口16被构造成由共用的旋转吸入阀28来打开或关闭，该燃烧室的排出口18被构造成由共用的旋转排出阀30来打开或关闭。吸入阀28和排出阀30可一起旋转，或者可以是能够各自旋转的部件。
图5示出了该类型的燃烧模块10，具有共用的吸入阀28，该吸入阀供给单个模块10的三个燃烧室12的三个吸入口16。
类似地，图6示出了一种涡轮发动机，该涡轮发动机的模块10具有共用的旋转吸入阀28以及旋转排出阀30，该旋转吸入阀供给单个模块10的十个燃烧室12的吸入口，旋转排出阀由所述模块10的十个燃烧室12的十个排出口来供给。
该构型是尤其有利的，因为它允许使用单个吸入阀28来使多于一个的室12被供给，并允许使用单个排出阀30将气体从排出阀排空，从而允许具有这种燃烧模块10的涡轮发动机14的架构关于先前现有技术中已知的设计变得相当简化。
燃烧室12以规则的方式围绕轴线A成角度地分布，并且燃烧室中的每个具有优先以与轴线A平行的基本轴向的方向的方向定向，从而形成筒状的结构。然而，该构型不是限制性的，并且室可根据另一种定向被布置，只要它们围绕轴线A以辐射的方式配置即可，以便它们能够以共用的方式通过共用的吸入阀28被供给加压空气，并且便于已燃烧气体能够以共用的方式通过共用的排出阀30被排出。
同样优选地，室12的燃烧循环依据取决于室12的数量的错开而进行错开。这允许被供给到涡轮模块24的排出气体的流动是平滑的，同时使定容燃烧循环中所固有的脉动现象平滑。实际上，如果所有的室12在汉弗莱循环的相同时间之后被同时运行，则所有的排气阶段将是同时的，而且这将导致排出气体的不规则流动，因为它将经受来自室12的气体的同时脉动。这种流动将有损坏涡轮模块24的风险。相反地，依据错开的室12循环运行的燃烧模块10使得这些脉动变得平滑。将注意的是，在来自脉冲的均匀性以及自由性方面，由涡轮模块24吸入的排出气体随着室12的数量的增加而增加。
因此，优选地，具有预定数量n个室12的燃烧模块将使其室的循环错开。对于室的数量n，将产生小于室的数量n的一半的室的数量(n/2)以在相同的时间运行，以便平衡旋转阀上的负载。具体地，两个相对的室将处于相同的循环阶段，例如，对于给定时刻的四个室，两个室中将进行燃烧而两个室中没有燃烧。
在所考虑的实施例中，旋转吸入阀28和旋转排出阀30相互同步地旋转，并以相同的速度旋转。这种同步一般由现有技术中已知的任何构件产生，尤其是机械地产生。
燃烧室12的数量的增加提出了用于在这些室12中引起燃烧的点火构件的问题。
在多于一个的室12的这种架构中，当然可以复制图1中所示的构型，根据图1，每个室12具有独立的点火构件。然而，该构型不是很合适，因为它需要点火时间的同步管理。此外，在该构型中，燃烧模块10的复杂性随着室12的数量的增加而增加。
然而，有可能在燃烧室中产生可燃混合气来进行点火，不是通过火花点火器，而是通过热气体的喷射，热气体例如是温度接近燃烧温度的气体。
因此，如图6至图15B所示，本发明提出了上述类型的燃烧模块10，具有至少一个管道80，该管道能够将第一燃烧室12A与至少一个第二燃烧室12B连通，以便将已燃烧气体从第一燃烧室12A喷射到所述第二燃烧室12B中从而在所述第二燃烧室12B中触发燃烧。
因此，将被理解的是，根据本发明的燃烧模块10具有至少一个管道80，该至少一个管道能够将燃烧循环错开的两个燃烧室12A、12B连通。为此，室12A、12B的吸入/清除-燃烧-废气排放的一组步骤是错开的。该错开不仅需要将已燃烧气体从第一燃烧室12A喷射到所述第二燃烧室12B中以便在所述第二燃烧室12B中触发燃烧，还需要使气体的通过吸入阀28到两个室12A、12B的吸入以及通过排出阀30从两个室12A、12B的排出错开进行，以使来自第一室12A的已燃烧气体被喷射到充满新鲜的混合可燃气的室12B中。
此外，更一般地，该构型被应用到燃烧模块10的所有燃烧室，已燃烧气体按照室的点火顺序从一个室喷射到连续的室中。
在本发明的描述的以下部分中，将给出具有三个室12A、12B和12C的至少一个组的燃烧模块10的运行的描述，该三个室用于形成连续燃烧的主体，应被理解的是，燃烧模块10可具有更多数量的室12。
根据本发明，模块10具有闭塞物30、82，该闭塞物构成了打开/关闭管道80的构件，并能够由选择地允许已燃烧气体从第一燃烧室12A流动到所述第二燃烧室12B。
根据本发明的在图6和图7中示出的第一实施例，每个管道80是一种固定管道，它将室12A、12B、12C中的两个连续的室的壁84A、84B、84C与壁86A、86B、86C相连，并且能够通过闭塞物82来打开或关闭。
构成用于打开每个管道80的构件的闭塞物82可采取现有技术中已知的任何形式。例如，闭塞物82可以具有电磁阀。然而，出于简化的目的，闭塞物82具有至少一个预设压力阀构件84，预设压力阀构件位于管道80中，并且能够在第一室12A、12B、12C中的已燃烧气体的压力刚一超出预定阈值时就打开。一旦超过该阈值，阀构件84就打开，并允许下一个室被供给。因此，室12A将已燃烧气体供给到室12B，随后将已燃烧气体供给到室12C，随后再将已燃烧气体供给到室12A，并且随后该循环自身进行重复。
该构型具体适用于具有围绕轴线A以规则的方式成角度地布置的至少一个组燃烧室12A、12B、12C的模块10，点火顺序能够被周期性地重复。室12A、12B、12C的每个组具有其自身的至少一个点火回路90，包括管道80和闭塞物82，所述连通管道80被各自布置在同一组室12A、12B、12C的两个室之间。
图8和图9示意性地示出了这种类型的点火系统的最简构型。
在该构型中，模块10具有围绕轴线以规则的方式成角度地布置的单个组G1的燃烧室12A、12B、12C，该单个组具有其自身的点火回路90，该点火回路具有其连通管道80，连通管道沿图8中箭头所述的点火方向被各自布置在所述组的连续的室12A、12B、12C之间。管道80能够将已燃烧气体从两个室中的第一室12A、12B、12C喷射到两个连续的室中的第二室12B、12C、12A中，以便在所述第二燃烧室12B、12C、12A中触发燃烧。
为了以持续的方式准确地运行，该构型假设通过将来自前一个室12C、12A、12B中的已燃烧气体按照点火顺序进行喷射来使每个室12A、12B、12C中被正确地启动燃烧。然而，如果燃烧未被触发，那么该循环将被中断，并且必须通过常规的点火构件诸如火花点火器来重启。
图10示出了该构型的第一变型，根据该第一变型，模块具有分别以规则的方式围绕轴线A成角度地布置的两个组G1和G2的燃烧室12A、12B、12C和12D、12E、12F，每个组G1和G2分别具有其自身的至少一个点火回路901和902，该至少一个点火回路具有连通管道801和802，连通管道被各自布置在所述组G1和G2的两个室之间，并且能将已燃烧气体从同一组G1或G2的两个室中的第一个室喷射到同一组G1或G2的两个室中的第二个室。
以这种方式，如果组G1或G2中的一个中的火焰熄灭，那么另一组继续运行，这可防止中断，或者至少允许相关联的涡轮发动机以故障-安全模式运行。有可能在每个组G1或G2中的室的一个上设置传统的点火构件诸如火花点火器，以便一个组G1或G2能在火焰熄灭的情况下被重启。
在图10中，所示的燃烧模块10具有两个组G1和G2，但是将被理解的是，燃烧模块10可具有更多的组。
应注意的是，如图9示意性示出的，室12A、12B、12C和12D、12E、12F的组可以以规则的方式错开，但应理解的是，它们还可沿轴线A轴向地错开。
图11示出了燃烧模块10的第二变型，根据该第二变型，与之前的示例相似，模块10具有分别以规则的方式围绕轴线A成角度地布置的两个组G1和G2的燃烧室12A、12B、12C和12D、12E、12F，每个组G1和G2分别具有其自身的至少一个点火回路901和902，该至少一个点火回路具有连通管道801和802，连通管道被各自布置在所述组G1和G2的两个室之间，并且能将已燃烧气体从同一组G1或G2的两个室的第一个室喷射到同一组G1或G2的两个室的第二个室。模块10具有至少一个补充的点火回路903，该至少一个补充的点火回路被插入在两个组G1和G2之间，并且具有补充的连通管道803，补充的连通管道被各自布置在组G1的第一室12A、12B、12C和另一组G2的第二室12D、12E、12F之间，并且能够将已燃烧气体从第一组G1的第一室12A、12B、12C喷射到第二组G2的第二室12D、12E、12F中，以便在所述第二组G2的所述第二燃烧室12D、12E、12F中触发燃烧，从而在一个组自身的点火回路发生故障的情况下维持两个组G1和G2的室的点火。
将被理解的是，优选地，该构型是互逆的，并且每个室可允许两个室能被点火并且能够通过另外两个室被点火。因此，每个室12A、12B、12C对相同的组G1的一个室12B、12C、12A以及另一组G2的一个室12D、12E、12F进行点火，同时可逆地，每个室12D、12E、12F对相同的组G2的一个室12E、12F、12D和另一组G2的一个室12A、12B、12C进行点火。
在该构型中，火焰熄灭的风险被减小。具有N个组的燃烧模块中的火焰熄灭的总概率为pN，其中p为一个室中的火焰熄灭的概率。
根据本发明的在图12至图15B中示出的第二实施例，能够利用吸入阀28和排出阀30的独特构型的优点，以便获得管道80。
图1示出了具有这种吸入阀28和排出阀30的燃烧模块10的原理。
本发明所优选地，每个燃烧室12具有呈朝向轴线A转向的圆柱状部分的形式的至少一个壁32、34。室12具有至少一个呈朝向轴线A转向的圆柱状部分的形式的第一纵向壁32以及与轴线A相反地转向的第二纵向壁34，该第一纵向壁也就是内部壁32，该内部壁具有用于吸入和排出的两个口16和18，第二纵向壁也就是外部壁34，该外部壁没有吸入口和排出口。
每个口16、18具有径向开口36、38，径向开口由与轴线A同轴的燃烧室的圆柱状部分形状的内壁32形成。每个旋转吸入阀28/旋转排出阀30具有相应的管状元件40、42，管状元件的直径对应于所述圆柱状部分，并且在内部旋转地安装到所述圆柱状部分。与燃烧室12相反地，该管状元件40、42构成在管状元件40、42的内部孔中形成的气体吸入管道44/气体排出管道46，并且它具有至少一个径向槽50、52，该至少一个径向槽基本上沿所述口16、18的径向开口36、38的轴向平面被布置，其能够在所述管状元件40、42的旋转期间封闭或释放所述径向开口36、38。
吸入气体和废气排放的路径由图1中的箭头示出。
管状元件40、42以非常简单的方式同步旋转。有利地，燃烧模块10具有共用的旋转元件66，该旋转元件具有旋转吸入阀28和旋转排出阀30，并且例如通过单个驱动构件被移动。因此，该构型允许吸入阀28和排出阀30能够非常简单的同步化。也可设置独立的驱动构件，该独立的驱动构件例如是相互同步的。
该旋转元件66能够以不同的方式被驱动。例如，如图2所示，旋转元件66能够由电机68和锥齿轮连接件70来驱动，但是更简单地，旋转元件66能够通过合适的减速齿轮被连接到相关联的涡轮发动机的轴系统。这种轴系统72在图6的示例中被示出，它将压缩机模块20连接到涡轮模块24。
将注意的是，该构型允许吸入气体被简化地供给到燃烧模块10并允许所述燃烧模块10中的已燃烧气体被简化地排放。压缩机模块22通过单个吸入管道将吸入气体供给到燃烧模块10，该吸入管道通到旋转元件66的孔44中，并且燃烧模块10通过单个排出管道将排出气体供给涡轮模块24，该排出管道由旋转元件66的孔46供给。
在此基础上，本发明在该第二实施例中提出了在旋转元件66中直接产生管道。
为此，旋转阀28、30中的至少一个在其外周上具有喉部92，喉部延伸越过旋转阀28、30的外周的预先设定的角形部段，以便确定出溢出管道，溢出管道用于将燃烧室的第一室12A和与所述第一室相邻的燃烧室的第二室12B在所述旋转阀的如下所述的位置中连通，所述位置即：对应于在已燃烧气体排放之前在第一室12A中的燃烧结束时的位置，以及对应于在燃烧之前对第二室12B的填充结束时的位置。
因此，图12示出了喉部92，该喉部已经形成在排出阀30的角形部段上，所述角形部段在与排出槽52相同的轴向平面中被布置在管状元件42的外周处。
因此，在该示例中，是旋转元件66的阀30自身根据其相对于室12A、12B、12C的角位置形成了闭塞物。
将被理解的是，该布置不是对本发明的限制，并且喉部92可以形成于吸入阀28的管状元件40的外周中。
喉部92具有的角形孔口大于两个室12A、12B的径向开口38之间的距离。例如，在图13A至图15B中，两个连续的室12A、12B之间的角距离为60°，并且将被理解的是，喉部具有大于60°的孔口。
喉部92可以被部分覆盖以保护其中容置有旋转元件66的腔。例如，为能够避免旋转元件66的密封系统在热气体在喉部92中循环期间发生退化，它例如可包括耐磨材料。
以这种方式，喉部92构成一些仅在旋转元件66的某些角位置中在两个室12A、12B之间界定出管道80的壁。
如图13A至图15B所示，每个燃烧室12A、12B、12C根据具有第一阶段的循环运行，在该第一阶段期间，吸入口16和排出口18被关闭。该第一阶段具有包含新鲜的可燃混合气的第一子阶段以及随后的使所述可燃混合气燃烧的第二子阶段。下一步，该循环具有第二阶段，在该第二阶段期间，吸入口16被关闭，而排出口18被打开，以使已燃烧气体排出。随后，该循环具有第三阶段，在该第三阶段期间，吸入口16和排出口18被打开，以便用新鲜气体清除已燃烧气体。
元件的径向槽50、52的相对的角位置决定了根据在第一室12A和第二室12B以及点火顺序中的连续的室的吸入和排放的过程的执行，该过程是有相位差的以使得在第二室12B经受第一子阶段时第一室12A能够经历第二子阶段。
此外，喉部92的角位置决定了在第一室经历第二子阶段时所发生的控制的子步骤，在该子步骤中，第一室12A和第二室12B连通，以便在第二室12B中触发燃烧。在该示例中，在管状元件42的该角位置中，喉部92在室12A和12B之间确定出溢出管道80，这允许已燃烧气体的一部分从室12A送往室12B以便在室12B中触发燃烧。
在图13A和图13B的位置中，室12C处于燃烧的第二子阶段的末尾处，室12A处于燃烧的第二子阶段的起始处，并且室12B处于将已燃烧气体清除出去的第三阶段中。
在图14A和图14B的位置中，室12C处于排放的第二阶段，室12A处于燃烧的第二子阶段，并且室12B处于将已燃烧气体清除出去的第三阶段的末尾。
在图15A和图15B的位置中，室12C处于将已燃烧气体清除出去的第三阶段中，室12A处于燃烧的第二子阶段的末尾，并且室12B处于燃烧的第一子阶段中。在该位置中，喉部92在室12A和室12B之间界定出溢出管道80。已燃烧气体沿溢出管道80移动，并且允许室12B中的混合物被点燃。
因此，本发明允许定容类型的燃烧模块10的室12被点燃，向四周伸出的燃烧室以简单且可靠的方式被控制。

Claims (12)

1.构造成实现定容燃烧的涡轮发动机的燃烧模块(10)，所述燃烧模块具有至少两个燃烧室以及点火构件，每个燃烧室包括用于加压气体的吸入口(16)以及用于已燃烧气体的排出口(18)，所述吸入口和排出口能够被关闭以包含新鲜的可燃混合物，所述点火构件在所述燃烧室中触发所述可燃混合物的燃烧，
其特征在于，所述燃烧室(12A，12B，12C)围绕轴线(A)被布置，所述模块(10)具有至少一个管道，所述至少一个管道能够使第一燃烧室与至少一个第二燃烧室建立连通，以便将已燃烧气体从所述第一燃烧室喷射到填充有新鲜的混合物的所述第二燃烧室中，从而已燃烧气体在所述第二燃烧室中的喷射在所述第二燃烧室中触发燃烧。
2.根据权利要求1所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述燃烧模块具有用于打开/关闭所述管道的闭塞物(82)，所述闭塞物能够选择性地允许已燃烧气体从所述第一燃烧室流动到所述第二燃烧室。
3.根据权利要求2所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述管道是固定管道，以及，所述闭塞物(82)具有至少一个预设压力阀构件(84)，所述至少一个预设压力阀构件位于所述管道中并且能够在所述第一燃烧室中的已燃烧气体的压力刚一超出预定阈值时就打开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述燃烧模块具有围绕所述轴线(A)以规则的方式成角度地布置的至少一个组(G1，G2)的燃烧室，所述组(G1，G2)具有其自身的至少一个点火回路(90，901，902)，所述至少一个点火回路具有连通管道，所述连通管道被各自布置在所述组(G1，G2)的两个燃烧室之间，并且能够将已燃烧气体从所述两个燃烧室中的第一燃烧室喷射到所述两个燃烧室中的第二燃烧室，以便在所述第二燃烧室中触发燃烧。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述燃烧模块具有围绕所述轴线(A)以规则的方式成角度地布置的至少两个组(G1，G2)的燃烧室，每个组(G1，G2)具有：其自身的至少一个点火回路(90，901，902)，所述至少一个点火回路具有连通管道，所述连通管道被各自布置在所述组(G1，G2)的两个燃烧室之间，并且能够将已燃烧气体从所述两个燃烧室中的第一燃烧室喷射到所述两个燃烧室中的第二燃烧室，以便在所述组(G1，G2)的所述第二燃烧室中触发燃烧；以及至少一个补充的点火回路(903)，所述至少一个补充的点火回路被插入在两个组(G1，G2)之间，并且具有补充的连通管道，所述补充的连通管道各自被布置在一个组(G1)的第一燃烧室和另一组(G2)的第二燃烧室之间，并且能够将已燃烧气体从所述第一组(G1)的第一燃烧室喷射到第二组(G2)的第二燃烧室中，从而在所述第二组(G2)的所述第二燃烧室中触发燃烧，以便在一个组自身的点火回路(901，902)发生故障的情况下维持两个组(G1，G2)的燃烧室的点火。
6.根据权利要求2所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述燃烧室的吸入口(16)/排出口(18)被构造成使得它们通过共用的相应的吸入阀(28)/排出阀(30)被打开或关闭，所述吸入阀和排出阀是同步的并围绕所述轴线(A)旋转地安装，所述阀(28，30)与在所述燃烧室的朝向所述轴线(A)转向的形状为圆柱状部分的壁(32)中形成的径向开口(36，38)配合，每个相应的旋转吸入阀(28)或旋转排出阀(30)具有管状元件(40，42)，所述管状元件的直径与所述圆柱状部分的直径一致，并与所述圆柱状部分同轴地旋转安装，所述管状元件(40，42)具有允许吸入气体/排出气体被输送的孔(44，46)，以及至少一个径向槽(50，52)，所述至少一个径向槽基本被布置在所述口(16，18)的径向开口(36，38)的轴向平面中，并且能够在所述管状元件(40，42)的旋转期间封闭或释放所述径向开口(36，38)，以及，旋转阀(30)中的至少一个在其外周上具有喉部(92)，所述喉部在所述旋转阀(30)的外周的预先设定的角形部段上延伸，以便确定出溢出管道，所述溢出管道用于将所述燃烧室的第一燃烧室与所述燃烧室的与所述第一燃烧室相邻的第二燃烧室在所述旋转阀(30)的如下所述的角位置中连通，所述角位置即：对应于在已燃烧气体排放之前在所述第一燃烧室中的燃烧结束时的角形位置，以及对应于在燃烧之前对所述第二燃烧室的填充结束时的角形位置，所述旋转阀(30)根据其角位置形成所述闭塞物。
7.根据权利要求6所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述喉部(92)形成于旋转排出阀(30)的管状元件(42)的外周中。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述燃烧模块具有共用的旋转元件(66)，所述共用的旋转元件具有在旋转中相互连接的旋转吸入阀(28)/旋转排出阀(30)。
9.根据权利要求1所述的燃烧模块(10)，其特征在于，所述涡轮发动机是飞行器涡轮发动机。
10.涡轮发动机(10)，所述涡轮发动机包括：具有至少一个压缩机(22)的压缩机模块(20)、根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧模块(10)以及具有至少一个涡轮(26)的涡轮模块(24)，所述压缩机模块(20)通过轴的系统(72)被连接到所述涡轮模块(24)，其特征在于，所述压缩机模块(20)通过单个吸入管道来供给所述燃烧模块(10)，以及，所述燃烧模块(10)通过单个排出管道来供给所述涡轮模块(24)。
11.根据权利要求10所述的涡轮发动机(10)，所述燃烧模块如权利要求8中所限定的那样，其特征在于，至少一个轴系统(72)形成用于驱动共用的旋转元件(66)的构件，所述共用的旋转元件使旋转吸入阀(28)/旋转排出阀(30)在旋转中相互连接。
12.用于控制根据权利要求10或权利要求11所述的涡轮发动机的燃烧模块的方法，所述方法具有至少一个使至少一个第一燃烧室和一个第二燃烧室连续点火的步骤，所述至少一个第一燃烧室和一个第二燃烧室中的每个根据具有以下阶段的循环连续地运行：
-第一阶段，在所述第一阶段期间，所述吸入口(16)和排出口(18)被关闭，所述第一阶段具有包含新鲜的可燃混合物的第一子阶段和随后的使每个相应的燃烧室中的所述可燃混合物燃烧的第二子阶段；
-第二阶段，在所述第二阶段期间，所述吸入口(16)被关闭，并且所述排出口(18)被打开，以使已燃烧气体从每个相应的室中被排放；随后是
-第三阶段，在所述第三阶段期间，所述吸入口(16)和所述排出口(18)被打开，以便用新鲜气体通过每个相应的燃烧室清除已燃烧气体；
其中，在连续点火的步骤中，第一燃烧室和第二燃烧室的吸入和废气排放是有相位差的，使得所述第一燃烧室能够经历所述第二子阶段，同时所述第二燃烧室经历所述第一子阶段，并且其中，连续点火的步骤具有控制的子步骤，所述控制的子步骤在所述第一燃烧室经历所述第二子阶段时发生，在所述第二子阶段期间，所述第一燃烧室和所述第二燃烧室连通以便在所述第二燃烧室中触发燃烧。
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