CN114719293B - 一种环腔加力燃烧室结构 - Google Patents

一种环腔加力燃烧室结构 Download PDF

Info

Publication number
CN114719293B
CN114719293B CN202210304870.2A CN202210304870A CN114719293B CN 114719293 B CN114719293 B CN 114719293B CN 202210304870 A CN202210304870 A CN 202210304870A CN 114719293 B CN114719293 B CN 114719293B
Authority
CN
China
Prior art keywords
afterburner
ring channel
ring
air
fuel gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210304870.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114719293A (zh
Inventor
张群
杨卓蒙
周子豪
吴智迪
夏怡真
范颖静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210304870.2A priority Critical patent/CN114719293B/zh
Publication of CN114719293A publication Critical patent/CN114719293A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114719293B publication Critical patent/CN114719293B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/52—Toroidal combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/38—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising rotary fuel injection means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

本发明提供一种环腔加力燃烧室结构，涉及航空发动机加力燃烧室技术领域。本发明对传统航空发动机加力燃烧室进行改进。将尾喷管前部分为两部分，外环燃气通过旋流器流入加力燃烧室，同时通过引气扩张孔引入外部空气和内环高温燃气，可以有效提升加力燃烧室点火效率和火焰稳定效果，二次燃烧燃气最后通过同一尾喷管喷出发动机，提升了发动机的推进性能。

Description

一种环腔加力燃烧室结构
技术领域
本发明属于航空发动机加力燃烧室领域，具体涉及一种环腔加力燃烧室结构。
背景技术
加力燃烧室是在涡轮后燃气或燃气与外涵的混合气中喷油点火燃烧，用以提高气流温度、短期内增加发动机推力的装置。加力燃烧室由扩压器、点火器、喷嘴、火焰稳定器、防振隔热屏和筒体组成。气流经过涡轮膨胀做功后，即便经扩压器减速扩压，但与主燃烧室相比，仍然是压力低、流速高、不易点燃。即便点燃，也极易被上游高速流场中的气流吹熄。所以必须采用火焰稳定措施，保证在高速流场中具有稳定的点火源，能够维持加力燃烧室中混合油气的燃烧。自加力燃烧技术出现至今，在高速低压流场中建立稳定的点火区域就已经成为加力燃烧室组织燃烧技术的关键之一。
加力燃烧室的工作环境比主燃烧室恶劣，经涡轮后排出的燃气压力大大降低，速度提高，流动极不稳定，不利于点火和组织燃烧。为了形成良好的回流区，易于点燃混合气，传统的加力燃烧室采用钝体火焰稳定器，使迎面来流沿钝体表面流到钝体后缘，因粘性而产生尾迹涡旋，形成回流区，这样，就可以在其下游形成压力相对高、流速相对低的稳定流场。而传统加力燃烧室的结构冗杂，损失较大，不能合理分配内外涵气流，因此，在研发新型加力燃烧室方面主要从这几个方向入手。
本发明通过对航空发动机加力燃烧室进行优化设计，可以一定程度上提升加力燃烧室燃烧效果，提升发动机的推进性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种环腔加力燃烧室结构。与现有的技术结构相比，本发明的优点是将涡轮出口气流分为内外两层，外层(靠近发动机机匣)通过外环通道，经过阵列旋流器，进入环腔加力燃烧室，可以有效对外环不稳定流场进行整合通过加力燃烧室环腔与核心层流汇合。同时涡轮出口核心温度气流通过内环通道，内环通道侧壁面扩张孔的存在对核心流场进行部分引流进入环腔加力燃烧室，与外环气流和外部空气引气掺混以提高点火效率，提升加力燃烧室的燃烧性能。内外环气流通道通过装有阵列旋流器的肋板连接，两通道气流汇合后通过同一喷管喷出。
技术方案
本发明的目的在于提供一种环腔加力燃烧室结构，它能够有效改善涡轮出口流场，并优先提升加力燃烧室燃烧性能。
本发明技术方案如下：
一种环腔加力燃烧室结构，包括外环(机匣)通道、内环通道、旋流器、内环通道引气扩张孔、外环通道引气扩张孔、尾喷管，其特征在于：基于传统加力燃烧室的结构及作用，本发明将涡轮出口气流分为两层，有效改善涡轮出口流场；在内外环通道侧壁面开数个扩张孔，将外部空气和内部高温燃气引入加力燃烧室内，外环气流通过旋流器与两股气流掺混点火，提升了加力燃烧室的点火效率，提升推进性能。
所述环腔加力燃烧室，其特征在于：设计加力燃烧室内外环通道直径为500mm，采用火焰筒层板结构，内外环气流通道侧壁面开阵列扩张孔，外环气流通过旋流器与内外环引气混合点火，点火后混合燃气通过同一尾喷管排出发动机。
本发明具有以下有益效果：
这种环腔加力燃烧室，相较于传统加力燃烧室结构更加优化。内外环通道设计可以改善涡轮出口流场，提高涡轮后气流的利用效率。内外环通道前部通过装载旋流器的肋板连接。外层湍流度较大的气流通过旋流器进入加力燃烧室形成回流区，内外侧壁面上的阵列扩张孔引入外部空气和内部核心温度层流与回流区掺混点火，点火后的燃气与内部核心温度气流一起经过尾喷管喷出。内部核心温度气流一部分被引入加力燃烧室，一部分直接排出尾喷管。借此提升加力燃烧室的点火性能和稳定火焰区，进而提升发动机的推进性能。
附图说明
图1：环腔加力燃烧室正等轴侧示意图
图2：环腔加力燃烧室正等轴侧3/4剖视示意图
图3：环腔加力燃烧室半剖视图
图4：环腔加力燃烧室左视图
图5：环腔加力燃烧室右视图
图中：1-外环通道，2-内环通道，3-旋流器，4-内环通道引气扩张孔，5-外环通道引气扩张孔，6-尾喷管
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、图2、图3、图4、图5，本发明为一种环腔加力燃烧室结构。图1为环腔加力燃烧室正等轴侧示意图，图2为环腔加力燃烧室正等轴侧3/4剖视示意图，图3为环腔加力燃烧室半剖视图，图4为环腔加力燃烧室左视图，图5为环腔加力燃烧室右视图。
此设计方案直接与发动机涡轮出口连接，高温燃气从涡轮出口流出，外层流体直接通过外环通道1经过旋流器3流入加力燃烧室。内层核心温度流体通过内环通道2，部分内层核心温度气流经过内环通道引气扩张孔4进入加力燃烧室，外部空气通过外环通道引气扩张孔5进入加力燃烧室，在加力燃烧室内点火燃烧后，燃气与剩余内层核心温度流在内环通道出口掺混，经由尾喷管6喷出。此结构能够有效提升加力燃烧室的点火性能，进而提升发动机的推进性能。

Claims (1)

1.一种环腔加力燃烧室结构，包括外环通道、内环通道、旋流器、外环通道引气扩张孔、内环通道引气扩张孔、尾喷管，其特征在于：将航空发动机加力燃烧室分级设计，加力燃烧室分为两部分，前部为内外环嵌套结构，是加力燃烧室的主要结构；内外环通道通过旋流器肋板支撑连接，直径500mm，长1500mm；后部为尾喷管结构，长870mm，整体为收敛型；涡轮出口靠近机匣的外层流体直接通过外环通道经过旋流器流入加力燃烧室，在加力燃烧室内形成稳定回流区，内层核心温度气流通过内环通道，部分内层核心温度气流经过内环通道引气扩张孔进入加力燃烧室，外部空气通过外环通道引气扩张孔进入加力燃烧室，燃气进一步与外部空气掺混，形成火焰稳定区，提升了加力燃烧室的点火性能；在加力燃烧室内点火燃烧后，燃气与剩余内层核心温度流在内环通道出口掺混，经由尾喷管喷出。
CN202210304870.2A 2022-03-24 2022-03-24 一种环腔加力燃烧室结构 Active CN114719293B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210304870.2A CN114719293B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种环腔加力燃烧室结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210304870.2A CN114719293B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种环腔加力燃烧室结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114719293A CN114719293A (zh) 2022-07-08
CN114719293B true CN114719293B (zh) 2023-05-26

Family

ID=82240103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210304870.2A Active CN114719293B (zh) 2022-03-24 2022-03-24 一种环腔加力燃烧室结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114719293B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672483A (zh) * 2004-06-04 2010-03-17 通用电气公司 燃气轮机
CN101709884A (zh) * 2009-11-25 2010-05-19 北京航空航天大学 一种预混预蒸发燃烧室
CN103993983A (zh) * 2014-04-24 2014-08-20 北京航空航天大学 一种变循环发动机可调机构中的平行进气式后涵道引射器
CN105135470A (zh) * 2015-09-17 2015-12-09 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种隔热屏设计方法及隔热屏
CN106678876A (zh) * 2016-11-18 2017-05-17 西北工业大学 一种在整流支板内设计气流通道的加力燃烧室

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE572738A (zh) * 1958-11-07
JP3785656B2 (ja) * 1995-09-14 2006-06-14 石川島播磨重工業株式会社 ラム燃焼器
US6758045B2 (en) * 2002-08-30 2004-07-06 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
US6895756B2 (en) * 2002-09-13 2005-05-24 The Boeing Company Compact swirl augmented afterburners for gas turbine engines
JP4812701B2 (ja) * 2007-06-28 2011-11-09 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の燃料供給方法
CN102022753B (zh) * 2010-12-31 2012-07-25 北京航空航天大学 一种预燃级部分预混预蒸发的低污染燃烧室
CN102200291B (zh) * 2011-03-29 2013-12-11 北京航空航天大学 一种采用气动主级分级的低污染燃烧室
US9057523B2 (en) * 2011-07-29 2015-06-16 United Technologies Corporation Microcircuit cooling for gas turbine engine combustor
US8966909B2 (en) * 2012-08-21 2015-03-03 General Electric Company System for reducing combustion dynamics
CN103968418B (zh) * 2014-05-26 2015-12-30 西北工业大学 一种用于加力燃烧室的双层壁隔热屏
CN107091486B (zh) * 2017-04-10 2019-08-13 西北工业大学 一种带旋流器的加力燃烧室环形火焰筒结构
CN107270325B (zh) * 2017-06-05 2020-02-14 西北工业大学 一种旋流内锥一体化加力燃烧室
CN108253456B (zh) * 2017-12-29 2020-04-07 南京航空航天大学 一种基于外凹腔的旋流加力燃烧室
FR3082284B1 (fr) * 2018-06-07 2020-12-11 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion pour une turbomachine
CN111288491B (zh) * 2020-03-20 2021-07-16 中国科学院工程热物理研究所 一种燃烧室结构
CN112902225B (zh) * 2021-02-04 2022-03-15 厦门大学 一种带外环旋转爆震增压燃烧室的多级加力燃烧室
CN113048513B (zh) * 2021-04-14 2022-07-01 西北工业大学 一种多级喷油孔中心锥一体化加力燃烧室
CN115200037B (zh) * 2022-07-21 2023-08-22 中国航发沈阳发动机研究所 一种航空发动机加力燃烧室

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672483A (zh) * 2004-06-04 2010-03-17 通用电气公司 燃气轮机
CN101709884A (zh) * 2009-11-25 2010-05-19 北京航空航天大学 一种预混预蒸发燃烧室
CN103993983A (zh) * 2014-04-24 2014-08-20 北京航空航天大学 一种变循环发动机可调机构中的平行进气式后涵道引射器
CN105135470A (zh) * 2015-09-17 2015-12-09 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种隔热屏设计方法及隔热屏
CN106678876A (zh) * 2016-11-18 2017-05-17 西北工业大学 一种在整流支板内设计气流通道的加力燃烧室

Also Published As

Publication number Publication date
CN114719293A (zh) 2022-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110686275B (zh) 一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构
CN109595589B (zh) 一种应用双级旋流器的一体化加力燃烧室
JP5772245B2 (ja) 燃料噴射装置
CA2551711C (en) Augmentor radial fuel spray bar with counterswirling heat shield
EP1605207B1 (en) Thrust augmentor for gas turbine engines
CN110107915B (zh) 主燃烧室三通道短突扩扩压器
CN107270328B (zh) 用于燃气涡轮发动机增大器的闭合驻涡腔引燃器
JP6037338B2 (ja) ガスタービン燃焼器
JP2007187150A (ja) 外部燃料補給トラップ渦空洞部オーグメンタ
CN111396926B (zh) 一种放气式扩压器与火焰筒一体式的燃烧室
JP2008510955A (ja) 熱保護体のない燃焼器および燃焼器ライナの冷却
CN110822474B (zh) 一种燃烧室火焰稳定结构
CN203517805U (zh) 一种燃气轮机燃烧室防回火型喷嘴连接段组件
CN113775436B (zh) 隐身旋流混合装置
CN108870441B (zh) 一种采用圆弧形扇形喷嘴和凹腔结构加力燃烧室
EP2400221B1 (en) Ejector purge of cavity adjacent exhaust flowpath
CN110925795A (zh) 一种双级燃烧的加力燃烧室
CN113154458A (zh) 一种连续旋转爆震燃烧室及冲压发动机
CN108253456B (zh) 一种基于外凹腔的旋流加力燃烧室
CN107270325B (zh) 一种旋流内锥一体化加力燃烧室
CN114719293B (zh) 一种环腔加力燃烧室结构
CN109458274B (zh) 一种适用于脉冲爆震发动机的变截面瓣状引射混合器
CN116557914A (zh) 一种大尺度氢燃料圆筒燃烧室
CN115789695A (zh) 一种小外涵出口面积的径向传焰一体化加力燃烧室
CN103486591A (zh) 一种燃气轮机燃烧室防回火型喷嘴连接段组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant