CN109141899A - 带孔板的燃烧室试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带孔板的燃烧室试验装置，其简化试验件结构，降低试验件加工周期和费用。所述燃烧室试验装置包括替代前置扩压器的外孔板、内孔板，燃烧室试验装置的外环腔由所述外孔板隔断，燃烧室试验装置的内环腔由所述内孔板隔断，所述外孔板、所述内孔板的孔的分布、大小符合以下条件：其中，根据设计要求给定的前置扩压器的后突扩段的压力损失ΔP和内外环腔的分配的流量值q计算得到所开贯穿圆孔的AC_d，选定孔直径，然后通过经验公式或试验数据根据该孔径对应的C_d，由所述计算得到的AC_d确定所需开孔的总面积A，进而确定所需开孔的总个数。

Description

带孔板的燃烧室试验装置

技术领域

本发明涉及航空发动机的燃烧室试验装置。

背景技术

在开展航空发动机燃烧室试验时，需要加工前置扩压器，而扩压器由于结构复杂，加工精度要求较高，试制周期较长，一般的燃烧室前置扩压器的加工周期都在6个月以上，从而增加了燃烧室的加工周期和费用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带孔板的燃烧室试验装置，其简化试验件结构，降低试验件加工周期和费用。

一种带孔板的燃烧室试验装置，包括外机匣、内机匣、火焰筒、与所述火焰筒关联的燃烧室头部，在所述外机匣与所述火焰筒的火焰筒外壁之间形成外环腔，所述内机匣与所述火焰筒的火焰筒内壁之间形成内环腔，所述火焰筒外壁、所述火焰筒内壁上布置有气膜孔，其特征在于，所述燃烧室试验装置还包括替代前置扩压器的外孔板、内孔板，所述外环腔由所述外孔板隔断，所述内环腔由所述内孔板隔断，所述外孔板、所述内孔板的孔的分布、大小符合以下条件：

其中，根据设计要求给定的前置扩压器的后突扩段的压力损失ΔP和内外环腔的分配的流量值q计算得到所开贯穿圆孔的AC_d，选定孔直径，然后通过经验公式或试验数据根据该孔径对应的C_d，由所述计算得到的AC_d确定所需开孔的总面积A，进而确定所需开孔的总个数。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板的孔的孔径为5mm到10mm。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板的厚度为1mm到2mm。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板的孔周向等间距地阵列布置。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板的孔的轴线方向与来流空气流动方向相同。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板均包括板壁和安装翻边，所述安装翻边具有安装孔，所述板壁上形成供来流空气穿过的孔，所述外孔板、所述内孔板通过各自的安装翻边上的安装孔相应地安装在所述外机匣、所述内机匣。

在一实施例中，所述外孔板、所述内孔板整体外形为圆弧形或者圆环形。

本发明通过在燃烧室试验装置的内外环腔进口布置具有阵列开孔的孔板结构，由于流空气在经过孔板时经历流道突缩和突扩的过程，产生了一定的压力损失，该压力损失的大小与传统燃烧室试验装置中空气经过前置扩压器后的压力损失相当，通过简单的孔板结构在一定程度上模拟结构复杂、成本高昂的前置扩压器装置，既能在一定程度上保证试验模拟的准确度，又大大简化了燃烧室试验装置的结构，降低了加工成本和周期。

本发明与现有技术相比，有以下优点：

1.在燃烧室环腔进口布置孔板结构，可以获得与布置前置扩压器相当的气动效果，孔板结构在一定程度上模拟了来流空气经过扩压器后的压降；

2.孔板结构简单，相比于带有复杂叶型的前置扩压器，加工周期和成本大大降低；

3.孔板结构易于拆装，简单可靠，可以根据不同的试验工况要求进行更换。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为根据本发明的带孔板的燃烧室试验装置的主视示意图。

图2为图1中外孔板的侧视图。

图3为图该外孔板的主视图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

如图1所示，根据本发明的带孔板的燃烧室试验装置包括外机匣2、燃烧室头部3、内机匣6。火焰筒8包括外火焰筒壁4、内火焰筒壁5，其中外机匣2、外火焰筒壁4共同形成外环腔7，内火焰筒壁5和内机匣6共同形成内环腔，内外火焰筒壁上布置有气膜孔10。在以往的燃烧室试验装置中，实际工作时，来流空气经前置扩压器进入燃烧室，一部分空气通过燃烧室头部3直接进入火焰筒8，另外一部分空气进入外环腔7、内环腔9，经由气膜孔10进入火焰筒8，实现对内、外火焰筒壁的冷却。来流空气在由前置扩压器进入内外环腔时，由于流通面积突然变大，来流空气压力降低。由于前置扩压器包含叶型复杂的导向叶片，该种形式的燃烧室试验装置加工周期和成本相对较高。

在如图2所示的较优地实施方式中，外孔板、内孔板替代了前置扩压器，在图2中外孔板、内孔板都以附图标记11来表示，二者具有实质上相同的结构。结合图3，以外孔板为例，其由板壁12、安装孔13、阵列贯穿圆孔14和安装翻边15组成。当用于扇形燃烧室试验装置时该外孔板采用圆弧形结构，当用于全环燃烧室试验装置时该孔板则采用圆环形结构。布置在板壁12上的阵列贯穿圆孔14开孔方向与来流空气流向相同；安装孔13沿周向布置在安装翻边15上，外孔板通过螺栓穿过所述安装孔13与外机匣2相连接，同样地内孔板也通过相似方式和内机匣6相连接。

所述的来流空气在穿过燃烧室所述孔板结构上的阵列贯穿圆孔14时由于经历流道突缩、突扩后，形成压力损失，该压力损失与经过所述前置扩压器后突扩段的压力损失相当。

所述外孔板的孔径由该压力损失决定，具体的设计方法如下：

根据设计要求给定的扩压器后突扩段的压力损失ΔP和内外环腔的分配的流量值q，可以由公式：

计算得到所开贯穿圆孔的AC_d，选定某个圆孔直径(本专利推荐的孔径为5-10mm)，然后通过经验公式或试验数据根据该孔径对应的C_d，由所述计算得到的AC_d确定所需开孔的总面积A，进而可以确定所需开孔的总个数。

较优地，所述孔板结构厚度为1-2mm。

较优地，所述阵列贯穿圆孔14周向等间距的布置在所述板壁12上。

较优地，所述阵列贯穿圆孔直径为5-10mm，其延伸方向与来流空气流动方向相同。

前述实施例通过在燃烧室试验装置的内外环腔进口布置具有阵列开孔的孔板结构，由于流空气在经过阵列孔排时经历流道突缩和突扩的过程，产生了一定的压力损失，该压力损失的大小与传统燃烧室试验装置中空气经过前置扩压器后的压力损失相当。通过简单的带有阵列孔排的孔板结构在一定程度上模拟结构复杂、成本高昂的前置扩压器装置，既能在一定程度上保证试验模拟的准确度，又大大简化了燃烧室试验装置的结构，降低了加工成本和周期。

与现有技术相比，如图所示的实施例有以下优点：

1.在燃烧室环腔进口布置带有阵列孔排的孔板结构，可以获得与布置前置扩压器相当的气动效果，孔板结构在一定程度上模拟了来流空气经过扩压器后的压降。

2.孔板结构简单，相比于带有复杂叶型的前置扩压器，加工周期和成本大大降低。

3.孔板结构易于拆装，简单可靠，可以根据不同的试验工况要求进行更换。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.带孔板的燃烧室试验装置，包括外机匣、内机匣、火焰筒、与所述火焰筒关联的燃烧室头部，在所述外机匣与所述火焰筒的火焰筒外壁之间形成外环腔，所述内机匣与所述火焰筒的火焰筒内壁之间形成内环腔，所述火焰筒外壁、所述火焰筒内壁上布置有气膜孔，其特征在于，所述燃烧室试验装置还包括替代前置扩压器的外孔板、内孔板，所述外环腔由所述外孔板隔断，所述内环腔由所述内孔板隔断，所述外孔板、所述内孔板的孔的分布、大小符合以下条件：

其中，根据设计要求给定的前置扩压器的后突扩段的压力损失ΔP和内外环腔的分配的流量值q计算得到所开贯穿圆孔的AC_d，选定孔直径，然后通过经验公式或试验数据根据该孔径对应的C_d，由所述计算得到的AC_d确定所需开孔的总面积A，进而确定所需开孔的总个数。

2.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板的孔的孔径为5mm到10mm。

3.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板的厚度为1mm到2mm。

4.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板的孔周向等间距地阵列布置。

5.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板的孔的轴线方向与来流空气流动方向相同。

6.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板均包括板壁和安装翻边，所述安装翻边具有安装孔，所述板壁上形成供来流空气穿过的孔，所述外孔板、所述内孔板通过各自的安装翻边上的安装孔相应地安装在所述外机匣、所述内机匣。

7.如权利要求1所述的燃烧室试验装置，其特征在于，所述外孔板、所述内孔板整体外形为圆弧形或者圆环形。