CN109595590A - 一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，径向的整流支板火焰稳定器沿周向均匀分布在加力内锥上，周向的整流支板火焰稳定器则与径向的整流支板火焰稳定器垂直相交并绕加力内锥一周，径向及周向的整流支板火焰稳定器横截面形状相同，网状的整流支板火焰稳定器结构设计，能在其下游有效形成均匀、稳定、具有一定燃气回流量和尺寸合适的回流区。燃油通过燃油通道进入整流支板火焰稳定器内部，经过高温来气的加热后，由位于整流支板火焰稳定器后部V型两侧处的主燃油喷嘴和值班燃油喷嘴喷出，能有效的增强燃油的雾化程度及其和空气的掺混，提高燃烧稳定性和燃烧效率。

Description

一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室
技术领域
本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室。
背景技术
军用战斗机的动力装置常通过加力燃烧室增加推力。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。加力燃烧室位于燃气涡轮和喷管之间，是航空发动机的重要部件通过向从涡轮流出的高温高速气体喷射额外的燃油，它可以在短时间内极大地提高燃气温度并增加发动机推力。一般而言，进入加力燃烧室的气流首先经过扩压器，目的是降低流动速度。但是即使经过扩压，气体流速对于燃烧而言依然太高，为了解决流速过高的问题，钝体火焰稳定器，尤其是V形火焰稳定器被广泛地应用于传统的加力燃烧室。V形火焰稳定器大致可以分为两类：径向火焰稳定器和周向火焰稳定器。
传统的加力燃烧室喷油装置和火焰稳定器直接被安置在加力燃烧室主气体流路中，不可避免地对堵塞主气流产生堵塞，造成明显的总压损失，尤其是不开加力时的“冷态”下流阻损失较大，导致其耗油率较高，不能长期使用。将加力燃烧室火焰稳定器与涡轮后整流支板和带气膜冷却的加力内锥进行一体化设计，可取消传统加力燃烧室火焰稳定器，大大减小非加力“冷态”下的流阻损失，缩短加力燃烧室长度，减少附加质量，提高发动机的推重比。另外，引外涵空气冷却整流支板和加力内锥，可降低其壁温，从而降低加力燃烧室的红外辐射强度。
对于加力燃烧室，燃油燃烧效率和燃烧稳定性的提高至关重要，其中燃油油路设计以及喷射方式不同，能够很大程度的影响加力燃烧室内燃油的雾化蒸发效果，从而进一步影响燃烧室内的燃烧效率和燃烧稳定性。为了提高加力燃烧室的燃烧稳定性和燃烧效率，对整流支板火焰稳定器的结构和供油油路的布局设计具有很好的应用前景，有利于提高燃烧室的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室。与现有技术相比，本发明采用网状整流支板火焰稳定器结构设计，能有效形成均匀、稳定、具有一定燃气回流量和尺寸合适的回流区。燃油通过燃油通道进入整流支板火焰稳定器内部，经过高温来气的加热后，由位于整流支板火焰稳定器后部V型两侧处的主燃油喷嘴和值班燃油喷嘴喷出，能有效的增加燃油和空气的混合强度，提高燃烧稳定性和燃烧效率。结构设计较为简单，具有很好的应用前景。
技术方案
本发明技术方案如下：
一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，包括整流支板火焰稳定器的结构分布形式、燃油通道的分布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：径向的整流支板火焰稳定器沿周向均匀分布在加力内锥上，周向的整流支板火焰稳定器则与径向的整流支板火焰稳定器垂直相交并绕加力内锥一周，径向及周向的整流支板火焰稳定器横截面形状相同，横截面呈流线型，为增强燃气的掺混，横截面后部有翼缘突起。径向的整流支板火焰稳定器设置12～16个，周向的整流支板火焰稳定器设置2～4层，整流支板的具体尺寸应根据一体化加力燃烧室的整体尺寸进行比例分配，在满足强度要求的前提下，对整流支板火焰稳定器进行尺寸设置。整流支板火焰稳定器内部有燃油通道，该燃油通道与整流支板形状相似，火焰稳定器的壁面厚度为2～4mm。径向的整流支板火焰稳定器尾部V型槽两侧处设置有直射式燃油喷嘴小孔，主燃油喷嘴小孔直径为0.5～2mm，在径向的整流支板火焰稳定器上均匀设置6～12排，周向的整流支板火焰稳定器尾部V型槽两侧处设置有值班燃油喷嘴小孔，值班燃油喷嘴小孔直径为0.5～1mm，根据实际需求沿周向均匀设置。
本发明具有以下有益效果：
本发明的优点是，与普通整流支板不同，网状分布的整流支板火焰稳定器能够在其下游形成更加均匀稳定的低速回流区，回流区的尺寸范围也比较大，外涵空气的错位补充，使得回流区的旋涡流动能力较大。加力燃烧室工作时，值班燃油经由周向的整流支板火焰稳定器尾部V型槽两侧处的值班燃油喷嘴进入低速回流区，先行点火燃烧，实现加力燃烧室的软点火，保证发动机主机稳定工作。主燃油从径向的整流支板火焰稳定器尾部V型槽两侧处的直射式燃油喷嘴小孔喷出，分别进入已燃气流和外涵空气中，使得燃油雾化更好，能有效的增加燃油和空气的混合强度，从而提高燃烧稳定性和燃烧效率。结构设计简单，可行性高，有很大的应用前景。
附图说明
图1：网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室的整体图
图2：网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室的剖面图
图3：一体化加力燃烧室整流支板结构及喷嘴分布示意图
图4：一体化加力燃烧室整流支板结构及喷嘴分布局部放大图
图1中：1-机匣2-周向整流支板火焰稳定器3-径向整流支板火焰稳定器4-加力内锥
图2中：1-机匣 2-整流支板火焰稳定器 3-加力内锥
图3中：1-周向整流支板火焰稳定器 2-径向整流支板火焰稳定器 3-加力内锥
图4中：1-值班燃油喷嘴 2-径向整流支板火焰稳定器 3-周向整流支板火焰稳定器 4-燃油通道 5-加力内锥 6-主燃油喷嘴
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至图4，本发明提供了一种可以有效加强回流区的旋流强度和促进燃气掺混及燃油雾化蒸发的网格结构整流支板火焰稳定器一体化加力燃烧室。图1为网格结构整流支板火焰稳定器一体化加力燃烧室的整体图，图2为网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室的剖面图，图3为一体化加力燃烧室整流支板结构及喷嘴分布示意图，用来确定整流支板火焰稳定器及喷嘴的结构和分部形式，图4为一体化加力燃烧室整流支板结构及喷嘴分布局部放大图。
根据图1至图4所示，图1(2)周向的整流支板火焰稳定器和图1(3)径向的整流支板火焰稳定器垂直相交，且其截面形状相同，网状的整流支板火焰稳定器结构设计能够形成多个较小尺度的回流区，小尺度的回流区再相互作用，共同形成一个大的回流区，所形成的回流区结构稳定，尺寸范围大，能够大大加强燃气掺混，更有利于燃油的破碎雾化。当接通加力后，燃油进入图4(4)燃油通道，经过已燃的高温燃气加热后，先由图4(1)值班喷嘴喷出，进入其后方的回流区，先行点火加热，实现加力燃烧室的软点火。大部分的燃油从图4(6)主燃油喷嘴中喷出，在已燃气流和外涵空气中进行破碎和雾化，最后进入后方回流区，由值班火焰引燃，加快燃烧。这种网格结构的整流支板火焰稳定器，能有效的增强所形成回流区的质量，大大增强燃油和空气的混合强度，从而使燃烧充分，提高燃烧效率和稳定性。

Claims (4)

1.一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，包括整流支板火焰稳定器的结构分布形式，燃油通道的分布形式以及直射式喷嘴的排布形式，其特征在于：径向的整流支板火焰稳定器与周向的整流支板火焰稳定器相互垂直相交，且在其内部设有燃油通道，燃油在内部被高温来气加热后，由整流支板火焰稳定器V型槽两侧处的燃油喷嘴喷出。
2.根据权利要求1所述的一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：径向整流支板火焰稳定器沿加力内锥周向均匀分布，数量为8～16个，周向的整流支板火焰稳定器分为2～4层，均匀分布，径向及周向的整流支板火焰稳定器截面形状相同，截面为流线型，内部设有燃油通道，整流支板的壁厚为2～4mm，在满足强度要求的前提下，整流支板的具体尺寸应根据一体化加力燃烧室的整体尺寸进行比例分配。
3.根据权利要求1所述的一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：径向的整流支板火焰稳定器V型槽两侧处设有主燃油喷嘴小孔，孔的直径为0.5～2mm，小孔沿径向整流支板火焰稳定器轴线对称分布，小孔的具体位置及数量根据实际要求均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种网格结构整流支板火焰稳定器的一体化加力燃烧室，其特征在于：周向的整流支板火焰稳定器V型槽两侧处设有值班燃油喷嘴小孔，小孔直径为0.5～1mm，小孔的具体位置及数量根据实际要求沿周向均匀分布。
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