CN113776083A - 一种可变形火焰稳定器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变形火焰稳定器，包括肩头、支板和作动筒；肩头用于固定在待安装位置，肩头的两侧活动连接有支板；两块支板布置成V形状；作动筒内设有记忆合金弹簧，记忆合金弹簧连接有拉杆，拉杆连接有传动机构，传动机构与两块支板活动连接；在记忆合金弹簧的温度高于预设值时，记忆合金弹簧带动拉杆移进作动筒，以触发传动机构带动两块支板收窄夹角；在记忆合金弹簧的温度低于预设值时，记忆合金弹簧带动拉杆移出作动筒，以触发传动机构带动两块支板扩大夹角；所以此方案能够通过简单的结构实现变形控制，切实解决了现有火焰稳定器难以兼顾结构简便和效果优良的问题。

Description

一种可变形火焰稳定器

技术领域

本发明涉及火焰稳定器的技术领域，特别涉及一种可变形火焰稳定器。

背景技术

在各种钝体火焰稳定器中，最常见的是V型火焰稳定器。V型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。但是这种稳定器需要有较高的流动堵塞比，这导致较高的冷阻损失。该稳定器稳焰边界窄，燃烧效率不高，低温下稳定性差，火焰比较长，稳定器壁温不均匀，易产生结构变形。这些缺点使得传统的V型火焰稳定器已不能满足现代先进航空发动机燃烧室的要求。

双V型火焰稳定器是在V型稳定器顶端开一缝隙，它由两股气流组成，一股是绕过主稳定器的主流，一股是绕过小稳定器，流入主稳定器内部的预燃流。双V型火焰稳定器已为某型涡喷发动机加力燃烧室所采用，试用性能表明这种稳定器具有点火性能好、流动损失小、燃烧效率高等优点。但双V型火焰稳定器在一定的来流参数下，对应有一个能形成最佳流场即大小回流区合为一个回流区的缝隙宽度，可是发动机的工作状况是变化的，所以并不能保证稳定器后的流场一直是最佳的。

可变几何火焰稳定器的叶片可绕两个固定轴转动，其叶片尾端之间距离在4～48mm的范围内变化。此外还对可变几何稳定器的控制系统进行了程序化设计，通过软件将叶片要转动的角度准确传达给步进电机，从而实现活动叶片的精确控制。但是这必然会引起驱动结构复杂、控制难度大的问题，在工程上使用的局限性较大。

综上可知，现有火焰稳定器存在以下缺点：

1)发动机在不打开加力时，由于火焰稳定器阻塞比较大，不可避免地产生较大的流阻损失。

2)发动机打开加力时，火焰稳定器不能在保持较高的点火、稳焰和燃烧性能的同时，也拥有较低的流阻损失。

3)现有的火焰稳定器不能根据发动机工况的变化对火焰稳定器的阻塞比做出智能的调节。

4)现有的可变形火焰稳定器驱动和控制机构的结构复杂，在工程上使用的局限性较大。

即为实现较佳的使用效果，则需要火焰稳定器具备形变功能，但现有形变机构极为复杂，为此急需一种结构简单、而且使用效果优良的火焰稳定器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变形火焰稳定器，以解决现有火焰稳定器难以兼顾结构简便和效果优良的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可变形火焰稳定器，包括肩头、支板和作动筒；所述肩头用于固定在待安装位置，所述肩头的两侧活动连接有所述支板；两块所述支板布置成V形状；所述作动筒内设有记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧连接有拉杆，所述拉杆连接有传动机构，所述传动机构与两块所述支板活动连接；在所述记忆合金弹簧的温度高于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移进所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板收窄夹角；在所述记忆合金弹簧的温度低于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移出所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板扩大夹角。

在其中一个实施例中，两块所述支板的侧面均设有销孔；所述拉杆的端部设有定位轴；所述传动机构包括两摇臂，两所述摇臂的一端均设有销轴，两所述摇臂的所述销轴分别插入两所述支板的所述销孔内，两所述摇臂的另一端均与所述定位轴活动连接。

在其中一个实施例中，所述传动机构还包括滑道，所述滑道用于固定在待安装位置，所述滑道的布置轨迹与所述拉杆的移动轨迹一致；所述定位轴连接有滑块，所述滑块滑动安装于所述滑道内。

在其中一个实施例中，所述作动筒内设有空心圆筒，所述空心圆筒与所述作动筒连接固定，所述空心圆筒的外壁设有第一垫圈，所述拉杆的外壁设有第二垫圈；所述记忆合金弹簧的一端套于所述空心圆筒外，所述记忆合金弹簧的另一端套于所述拉杆外，所述记忆合金弹簧压缩于所述第一垫圈与所述第二垫圈之间。

在其中一个实施例中，所述拉杆外套有预紧弹簧，所述预紧弹簧压缩于所述作动筒端部与所述第二垫圈之间。

本发明的有益效果如下：

由于在所述记忆合金弹簧的温度高于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移进所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板收窄夹角，在所述记忆合金弹簧的温度低于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移出所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板扩大夹角，所以此方案能够通过简单的结构实现变形控制，切实解决了现有火焰稳定器难以兼顾结构简便和效果优良的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的结构示意图；

图2是图1的作动筒内部结构示意图；

图3是图1的定位轴与滑块连接结构示意图；

图4是图1的肩头与支板连接结构示意图；

图5是图1的摇臂结构示意图。

附图标记如下：

10、肩头；

20、支板；21、销孔；

30、作动筒；31、记忆合金弹簧；32、拉杆；33、定位轴；34、空心圆筒；351、第一垫圈；352、第二垫圈；36、预紧弹簧；

40、传动机构；41、摇臂；42、销轴；43、滑道；44、滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种可变形火焰稳定器，其实施例如图1和图2所示，包括肩头10、支板20和作动筒30；肩头10用于固定在待安装位置，肩头10的两侧活动连接有支板20；两块支板20布置成V形状；作动筒30内设有记忆合金弹簧31，记忆合金弹簧31连接有拉杆32，拉杆32连接有传动机构40连接，传动机构40与两块支板20活动连接；在记忆合金弹簧31的温度高于预设值时，记忆合金弹簧31带动拉杆32移进作动筒30，以触发传动机构40带动两块支板20收窄夹角；在记忆合金弹簧31的温度低于预设值时，记忆合金弹簧31带动拉杆32移出作动筒30，以触发传动机构40带动两块支板20扩大夹角。

对记忆合金弹簧31加工时，记忆合金弹簧31先在高温下加工定形，使其处于压缩状态，然后在低温下对其施加载荷，使之发生塑性形变，即伸长状态，此时若再将记忆合金弹簧31加热至临界温度以上，记忆合金弹簧31便从之前的伸长状态恢复到了原始的收缩状态。

在应用时，会将可变形火焰稳定器安装于加力燃烧室内，记忆合金弹簧31根据加力燃烧室的工作状态变换形态，即加力燃烧室不开加力时的收缩状态和加力燃烧室打开加力时的伸长状态。

在打开加力时，要给加力燃烧室供油，由于供油的原因，使得记忆合金弹簧31被燃油浸没，记忆合金弹簧31的温度降低，导致记忆合金弹簧31的组织发生转变，即从高温时的奥氏体转变为低温时的马氏体。此时记忆合金弹簧31开始恢复到伸长状态，从而推动拉杆32，产生推力，拉杆32再通过传动机构40的作用，将推力传递到支板20，从而使两块支板20张开一定的角度，这将使得可变形火焰稳定器的阻塞比增大，迎面来流沿火焰稳定器表面流到火焰稳定器后缘，产生附面层分离，因粘性而产生尾迹旋涡，形成回流区，回流区内某些局部流速等于或低于紊流火焰传播速度，这样就具备了火焰稳定的必备条件，从而实现理想的稳焰效果，增大燃烧效率；类似的，当温度升高时，记忆合金弹簧31将变回收缩状态，其工作原理与上文类同，故此不再叙述。

综上可知，此方案能够通过简单的结构实现变形控制，即切实解决了现有火焰稳定器难以兼顾结构简便和效果优良的问题。

如图1至图5所示，两块支板20的侧面均设有销孔21；拉杆32的端部设有定位轴33；传动机构40包括两摇臂41，两摇臂41的一端均设有销轴42，两摇臂41的销轴42分别插入两支板20的销孔21内，两摇臂41的另一端均与定位轴33活动连接。

当记忆合金弹簧31伸长时，拉杆32将移出至作动筒30外，从而带动两摇臂41一同移动；由于肩头10固定于待安装位置上，所以两摇臂41会受到肩头10的反作用力而张开，并以此带动两块支板20扩大张开角度；而当记忆合金弹簧31收缩时，其工作原理与此类似，故此不再叙述。

需要指出，定位轴33是用于为两摇臂41提供转动支点，而销孔21和销轴42的设置是为了确保两摇臂41和两块支板20之间的顺畅联动。

如图1所示，传动机构40还包括滑道43，滑道43用于固定在待安装位置，滑道43的布置轨迹与拉杆32的移动轨迹一致；定位轴33连接有滑块44，滑块44滑动安装于滑道43内。

在增设滑道43和滑块44配合后，则可限定拉杆32的移动轨迹，从而为可变形火焰稳定器的稳定形变调控提供了保障。

如图1和图2所示，作动筒30内设有空心圆筒34，空心圆筒34与作动筒30连接固定，空心圆筒34的外壁设有第一垫圈351，拉杆32的外壁设有第二垫圈352；记忆合金弹簧31的一端套于空心圆筒34外，记忆合金弹簧31的另一端套于拉杆32外，记忆合金弹簧31压缩于第一垫圈351与第二垫圈352之间。

在采用此设置方式后，则实现了记忆合金弹簧31的安装固定，以及实现了记忆合金弹簧31与拉杆32之间的联动设置。

如图1和图2所示，拉杆32外套有预紧弹簧36，预紧弹簧36压缩于作动筒30端部与第二垫圈352之间。

在采用此设置方式后，则可利用预紧弹簧36限定拉杆32的移动轨迹，即进一步提高了拉杆32的移动稳定性。

以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可变形火焰稳定器，其特征在于，

包括肩头、支板和作动筒；

所述肩头用于固定在待安装位置，所述肩头的两侧活动连接有所述支板；

两块所述支板布置成V形状；

所述作动筒内设有记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧连接有拉杆，所述拉杆连接有传动机构，所述传动机构与两块所述支板活动连接；

在所述记忆合金弹簧的温度高于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移进所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板收窄夹角；

在所述记忆合金弹簧的温度低于预设值时，所述记忆合金弹簧带动所述拉杆移出所述作动筒，以触发所述传动机构带动两块所述支板扩大夹角。

2.根据权利要求1所述的可变形火焰稳定器，其特征在于，

两块所述支板的侧面均设有销孔；

所述拉杆的端部设有定位轴；

所述传动机构包括两摇臂，两所述摇臂的一端均设有销轴，两所述摇臂的所述销轴分别插入两所述支板的所述销孔内，两所述摇臂的另一端均与所述定位轴活动连接。

3.根据权利要求2所述的可变形火焰稳定器，其特征在于，

所述传动机构还包括滑道，所述滑道用于固定在待安装位置，所述滑道的布置轨迹与所述拉杆的移动轨迹一致；

所述定位轴连接有滑块，所述滑块滑动安装于所述滑道内。

4.根据权利要求1所述的可变形火焰稳定器，其特征在于，

所述作动筒内设有空心圆筒，所述空心圆筒与所述作动筒连接固定，所述空心圆筒的外壁设有第一垫圈，所述拉杆的外壁设有第二垫圈；

所述记忆合金弹簧的一端套于所述空心圆筒外，所述记忆合金弹簧的另一端套于所述拉杆外，所述记忆合金弹簧压缩于所述第一垫圈与所述第二垫圈之间。

5.根据权利要求4所述的可变形火焰稳定器，其特征在于，所述拉杆外套有预紧弹簧，所述预紧弹簧压缩于所述作动筒端部与所述第二垫圈之间。

Images