CN108131205B - 一种涡扇发动机燃烧室启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡扇发动机燃烧室启动方法，属于涡扇发动机领域。本发明提供的涡扇发动机燃烧室启动结构通过其结构设计可以保证在低温、低压等恶劣环境下可靠启动；发动机在长时间贮存后无需进行密封性检测且启动可靠；燃烧室启动过程与燃油性质无关，启动过程中无需燃油参与；且可以重复启动。

Description

一种涡扇发动机燃烧室启动方法
技术领域
本发明涉及涡扇发动机技术领域，具体涉及一种涡扇发动机燃烧室启动方法。
背景技术
涡扇发动机燃烧室是燃油与空气混合并燃烧的区域，故点火可靠是燃烧室主要性能指标之一。常见的点火方式有两种，即直接点火和间接点火。直接点火常见的方法是电火花点火，随着人们对发动机污染问题的关注越来越高，燃烧室头部区域的设计往贫油方向发展，且正在发展的新的替代燃料的蒸发性能下降，这些都使得高空点火性能恶化，采用直接点火的涡扇发动机在高空时的点火可靠性亦越来越低，设计难度剧增。对燃烧室点火可靠性要求较高的涡扇发动机则采用间接点火的方式，其优点为启动能量小、获得的点火能量大。
如图1所示，现常规设计的涡扇发动机燃烧室的间接启动方式是在燃烧室5外安装一个预燃室3，预燃室3出口引出一个通道4，该通道4连接燃烧室5。燃烧室5需要点火启动时，先由启动喷嘴1将适量燃油喷射至预燃室3内，再由电火花塞2打火并点燃预燃室3内的燃油，获得启动火焰。启动火焰通过通道4传至燃烧室5内，将燃烧室5内的燃油空气混合物点燃，从而启动燃烧室5。
上述燃烧室启动方法简单易行，便于操作和设计。但在低温、低压或其他恶劣条件下，无法保证燃烧室顺利启动。同时，在长时间贮存后，燃油传输系统存在老化、密封不严风险，需要对预燃室整个传输系统进行检查和密封试验，以确保燃烧室可靠启动。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种涡扇发动机燃烧室启动结构及启动方法，在长时间保存后燃烧室仍然能正常启动，且在低温等恶劣条件下依然能保证燃烧室可靠启动，并且支持重复启动。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用涡扇发动机燃烧室启动结构进行涡扇发动机燃烧室启动的方法，所述涡扇发动机燃烧室启动结构包括一个预燃室15和若干火药发生器8；所述预燃室15通过传焰管16与燃烧室17联结，每个火药发生器8通过一启动嘴14与预燃室15相连，且每个火药发生器8与预燃室15之间都被一阀门13隔离；每个火药发生器8内包含一个主火药11和一个辅助火药9，每个主火药11通过一个通道10与一个辅助火药9相连，每个辅助火药9与一个电点火器7连接，电点火器7与发动机的电力系统6连接；火药发生器8的数量根据涡扇发动机使用需求和启动次数确定；
所述方法包括以下步骤：
发动机的电力系统6发出指令信号至其中一个火药发生器8对应的电点火器7，电点火器7接收到指令信号后点火并引爆对应的辅助火药9，辅助火药9爆炸后产生的高热气体经对应的通道10传输至对应的主火药11区域，同时引爆主火药11；主火药11被点燃后，所产生的高温高压气体将对应的阀门13顶开后通过对应的启动嘴14进入至预燃室15，此时，补氧管12输入氧气至预燃室15；随后，该高温高压气体通过传焰管16进入到燃烧室17内，并将燃烧室17内的燃油与空气的混合气体点燃，从而启动燃烧室17；当发动机停车或燃烧室17内的燃烧停止时，再或者第一个火药发生器8未成功启动燃烧室时，所述电力系统6发出指令至下一个火药发生器8按相同的流程再次启动燃烧室17。
优选地，所述预燃室15外安装有补氧管12。
优选地，所述火药发生器8的数量为2至4个。
优选地，所述主火药11中包含HY-2黑火药和HY-4黑火药各100g，并混合均匀。
优选地，所述辅助火药9中包含HY-2黑火药和HY-4黑火药各6g，并混合均匀。
优选地，所述火药发生器为两个。
(三)有益效果
本发明提供的涡扇发动机燃烧室启动结构通过其结构设计可以保证在低温、低压等恶劣环境下可靠启动；发动机在长时间贮存后无需进行密封性检测且启动可靠；燃烧室启动过程与燃油性质无关，启动过程中无需燃油参与；且可以重复启动。
附图说明
图1是常规设计的涡扇发动机燃烧室启动结构示意图；
图2是本发明提供的方法中使用的涡扇发动机燃烧室启动结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图2所示，本发明提供的利用涡扇发动机燃烧室启动结构进行涡扇发动机燃烧室启动的方法，首先设计一种涡扇发动机燃烧室启动结构，由一个预燃室15和若干火药发生器8构成。预燃室15通过传焰管16与燃烧室17联结，每个火药发生器8通过一启动嘴14与预燃室15相连，且每个火药发生器8与预燃室15之间都被一阀门13隔离。每个火药发生器8内包含一个主火药11和一个辅助火药9，主火药11通过通道10与辅助火药9相连，一个辅助火药9与一个电点火器7连接，电点火器7与发动机的电力系统6连接。火药发生器8的数量根据涡扇发动机使用需求和启动次数确定，一般数量定为2-4个。为确保在低压等恶劣环境下，燃烧室17能够可靠启动，一般在预燃室15外安装一个补氧管12，该补氧管12直接与预燃室15连接。
该阀门13用于密封火药发生器8，确保火药发生器8在保存过程中不受外界环境影响，从而可以保证发动机在长时间贮存后依然可以可靠启动。
本发明提供的利用该结构进行燃烧室启动的方法，包括以下步骤：
发动机需要启动进入工作状态时，发动机的电力系统6发出指令信号至一个火药发生器8对应的电点火器7，电点火器7接收到指令信号后点火并引爆辅助火药9，辅助火药9爆炸后产生的高热气体经通道10传输至主火药11区域，同时引爆主火药11。主火药11被点燃后，所产生的高温高压气体将阀门13顶开后通过启动嘴14进入至预燃室15。为防止该高温高压气体熄灭，补氧管12输入适量氧气至预燃室15。随后，该高温高压气体通过传焰管16进入到燃烧室17内，并将燃烧室17内的燃油与空气的混合气体点燃，从而启动燃烧室17。当发动机因某种原因停车或燃烧室17内的燃烧停止时，再或者第一个火药发生器8因故障未成功启动燃烧室时，电力系统6将发出指令至下一个火药发生器8按上述流程再次启动燃烧室17。
以下举例说明。
再次参考图2，某涡扇发动机中的燃烧室启动结构包含一个预燃室15和两个火药发生器8。这两个火药发生器8组成与构造一致，预燃室15通过传焰管16与燃烧室17联结，两个火药发生器8分别通过启动嘴14与预燃室15相连，且每个火药发生器8与预燃室15之间都被阀门13隔离。每个火药发生器8内包含一个主火药11和一个辅助火药9。主火药11主要成分为HY-2黑火药(性能参数按标准GJB1056A-2004)和HY-4黑火药(性能参数按标准GJB1056A-2004)各100g，并混合均匀；辅助火药9的主要成分为HY-2黑火药(性能指标按标准GJB1056A-2004)和HY-4黑火药(性能指标按标准GJB1056A-2004)各6g，并混合均匀。主火药11经通道10与辅助火药9相连，辅助火药9与电点火器7连接，电点火器7与发动机的电力系统6连接。电点火器7接收到点火信号后，在0.2s内进行点火。预燃室15外安装一个补氧管12，该补氧管12直接与预燃室15连接。补氧管12在电点火器7点火后0.5内开启，供氧量为100ml/s，供氧时间为2s。当第一个火药发生器8因故未成功启动燃烧室17时，发动机电力系统6将在5s后发出指令至第二个火药发生器8的电点火器7，从而按上述启动流程启动第二个火药发生器8。
根据该发动机近百次试验结果，未发生过火药发生器8启动燃烧室17失败的经历。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用涡扇发动机燃烧室启动结构进行涡扇发动机燃烧室启动的方法，其特征在于，所述涡扇发动机燃烧室启动结构包括一个预燃室(15)和若干火药发生器(8)；所述预燃室(15)通过传焰管(16)与燃烧室(17)联结，每个火药发生器(8)通过一启动嘴(14)与预燃室(15)相连，且每个火药发生器(8)与预燃室(15)之间都被分别对应的一阀门(13)隔离；每个火药发生器(8)内包含一个主火药(11)和一个辅助火药(9)，每个主火药(11)通过一个通道(10)与一个辅助火药(9)相连，每个辅助火药(9)与一个电点火器(7)连接，电点火器(7)与发动机的电力系统(6)连接；火药发生器(8)的数量根据涡扇发动机使用需求和启动次数确定；
所述方法包括以下步骤：
发动机的电力系统(6)发出指令信号至其中一个火药发生器(8)对应的电点火器(7)，电点火器(7)接收到指令信号后点火并引爆对应的辅助火药(9)，辅助火药(9)爆炸后产生的高热气体经对应的通道(10)传输至对应的主火药(11)区域，同时引爆主火药(11)；主火药(11)被点燃后，所产生的高温高压气体将对应的阀门(13)顶开后通过对应的启动嘴(14)进入至预燃室(15)，此时，补氧管(12)输入氧气至预燃室(15)；随后，该高温高压气体通过传焰管(16)进入到燃烧室(17)内，并将燃烧室(17)内的燃油与空气的混合气体点燃，从而启动燃烧室(17)；当发动机停车或燃烧室(17)内的燃烧停止时，再或者第一个火药发生器(8)未成功启动燃烧室时，所述电力系统(6)发出指令至下一个火药发生器(8)按相同的流程再次启动燃烧室(17)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预燃室(15)外安装有补氧管(12)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述火药发生器(8)的数量为2至4个。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主火药(11)中包含HY-2黑火药和HY-4黑火药各100g，并混合均匀。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助火药(9)中包含HY-2黑火药和HY-4黑火药各6g，并混合均匀。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述火药发生器为两个。
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