CN115371080A - 一种增强组织燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增强组织燃烧室包括：外涵流道、内涵流道和至少三组空心支板组件，空心支板组件包括空心支板和空心支板底板，空心支板内部设有中空部，中空部连通外涵流道和内涵流道内部，空心支板底板设置在空心支板的尾缘处，环形安装座通过内层板固定至内涵流道中；凹腔燃烧组件固定在环形安装座上，凹腔燃烧组件包括斜段火焰稳定器、斜段冲击板、直段火焰稳定器和直段冲击板，斜段火焰稳定器与斜段冲击板均固定在环形安装座上，直段火焰稳定器和直段冲击板分别与斜段火焰稳定器和斜段冲击板一一固定；点火喷嘴的进油端和外部油路连通，出油端朝向凹腔燃烧组件方向。通过增强组织燃烧室可降低燃烧室气动损失和提高燃烧室燃烧效率。

Description

一种增强组织燃烧室

技术领域

本说明书涉及发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种增强组织燃烧室。

背景技术

飞机对高推力和长续航的需求，向特殊用途航空发动机整机系统传递并分解后，多个系统都面临效率进一步提升的挑战，其中加力燃烧室需要面对宽涵道比变化范围下的低气动损失和高燃烧效率的要求，目前常规构型的一体化加力燃烧室无法在大涵道比条件下同时满足低气动损失和高燃烧效率的要求，主要的难点在：大涵道比条件下的外涵流道的新鲜空气主要通过小孔掺混，小孔掺混气动损失较大，无法以较低气动损失掺混进入到组织燃烧区域前方，无法组织更多新鲜空气参与燃烧，故而无法在较小的气动损失条件下设计出高效的组织燃烧结构。一体化加力燃烧室面对大涵道比条件下的应用需求，需要设计新的组织燃烧形式同时满足低气动损失和高燃烧效率的要求。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种增强组织燃烧室，达到降低燃烧室气动损失和提高燃烧室燃烧效率的目的。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种增强组织燃烧室，包括：

外涵流道、内涵流道和至少三组空心支板组件，空心支板组件包括空心支板和空心支板底板，空心支板设置在内涵流道内，空心支板内部设有中空部，中空部连通外涵流道和内涵流道内部，空心支板底板设置在空心支板的尾缘处，内涵流道内部设置有内层板；

环形安装座，环形安装座通过内层板固定至内涵流道；

凹腔燃烧组件，凹腔燃烧组件固定在环形安装座上，凹腔燃烧组件包括斜段火焰稳定器、斜段冲击板、直段火焰稳定器和直段冲击板，斜段火焰稳定器与斜段冲击板均固定在环形安装座上，直段火焰稳定器和直段冲击板分别与斜段火焰稳定器和斜段冲击板一一固定；

点火喷嘴，设置在空心支板的中空部，点火喷嘴的进油端和外部油路连通，点火喷嘴的出油端朝向凹腔燃烧组件方向。

进一步地，增强组织燃烧室还包括引气管和燃油管路，引气管和燃油管路均设置在空心支板的中空部，引气管的进气端和外涵流道连通，燃油管路的进油端和外部油路连通。

进一步地，引气管可为多根。

进一步地，环形安装座上间隔设置多个安装基座组件，安装基座组件包括安装基座本体、安装基座凸台、集油腔、分油腔、分管接嘴和油管固定座，安装基座凸台为安装基座本体的外部凸起，环状集油腔和分油腔设置在安装基座本体内部，集油腔进油端通过燃油管路引入燃油，集油腔的出油端连接分油腔，分油腔的出油端和分管接嘴连接。

进一步地，增强组织燃烧室还包括多个内径向燃烧组件和螺栓，内径向燃烧组件包括内径向火焰稳定器和内径向冲击板，内径向火焰稳定器固定在直段火焰稳定器上，内径向冲击板的一端与直段冲击板一一固定连接，内径向冲击板的另一端通过螺栓与安装基座本体一一固定连接。

进一步地，内径向燃烧组件还包括稳定器前腔、底部矩形槽孔、分油管、喷油杆和喷油嘴，稳定器前腔为安装基座组件、直段冲击板和内径向冲击板合围形成的空腔，分油管和喷油杆设置在稳定器前腔内部，分油管和喷油杆均通过油管固定座固定在安装基座组件上，分油管的进油端通过分管接嘴和分油腔连接，分油管的出油端和喷油杆进油端连接，喷油嘴设置在喷油杆外壁且平行内径向冲击板方向，底部矩形槽孔设置在稳定器前腔的出气口。

进一步地，增强组织燃烧室还包括前延板，直段冲击板通过前延板固定在安装基座凸台上。

进一步地，增强组织燃烧室还包括环形集气腔，环形集气腔为安装基座本体、前延板和斜段冲击板合围组成的腔室，外涵的空气通过引气管进入环形集气腔。

进一步地，凹腔燃烧组件还包括环形堵块，直段火焰稳定器与直段冲击板的尾缘处用环形堵块密封。

进一步地，凹腔燃烧组件的周向外缘设置有环形冲击冷却腔，环形冲击冷却腔壁面设置有孔状结构。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

对于大涵道比的一体化加力燃烧室，通过空心支板将大量的外涵流道的新鲜空气引入到加力轴心区域，在该区域布置内径向的火焰稳定器，与斜段火焰稳定器、直段火焰稳定器和支板底板形成的凹腔燃烧组件尾缘相连，形成增强组织燃烧结构。该种构型与传统一体化加力燃烧室相比，一方面，加力轴心区域的内径向火焰稳定器的堵塞面积较小，有效增大了外涵流道新鲜空气的掺混面积，进而降低了大涵道比条件下一体化加力的气动损失；另一方面，在加力轴心区域增加组织燃烧的内径向火焰稳定器，通过新增的内径向火焰稳定器进一步对外流道引入的新鲜空气进行组织燃烧，进一步提高一体化加力燃烧室的燃烧效率。该方案能够满足大涵道比条件下一体化加力燃烧室对低气动损失和高燃烧效率的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为图1中D部分的局部放大示意图；

图3为图1中C-C截面的示意图；

图4为本发明实施例发动机入口端径向截面图；

图5为图4中A-A截面的示意图；

图6为图4中AA-AA截面的示意图；

图7为本发明实施例发动机出口端径向截面图；

图8为本发明实施例安装基座与火焰稳定器组件与环形安装座连接示意图。

附图标记说明：1、外涵流道；2、内涵流道；201、内层板；3、空心支板；301、支板底板；4、加力轴心区域；5、环形安装座；6、安装基座组件；601、安装基座凸台；602、集油腔；603、分油腔；604、分管接嘴；605、油管固定座；7、燃油管路；8、螺栓；9、引气管；10、环形集气腔；11、稳定器前腔；12、斜段火焰稳定器；13、斜段冲击板；14、直段火焰稳定器；15、直段冲击板；1501、前延板；16、内径向火焰稳定器；17、内径向冲击板；18、环形堵块；19、分油管；20、喷油杆；21、喷油嘴；22、冲击冷却腔；23、底部矩形槽孔；24、点火喷嘴；25、定位螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图1、图2所示，加力燃烧室包括外涵流道1和内涵流道2，加力燃烧室外涵流道1同轴设置在内涵流道2的外层。

本实施例提供了一种增强组织燃烧室，增强组织燃烧室在原有的燃烧组件的基础上增加内径向燃烧组件，内径向燃烧组件设置在加力燃烧室的加力轴心区域4。加力轴心区域4主要指环形安装座5前端到内径向火焰稳定器16末端间中心轴线对应的区域。

内涵流道2的内部设置空心支板3，并在内涵流道2的内层板201的尾缘部位设置环形安装座5。环形安装座5上集成设置安装基座组件6，安装基座组件6为安装固定喷油装置的主要框架。在即有喷油装置点火喷嘴24上追加包括引气管9、分油管19和喷油杆20在内的点火燃烧装置。

凹腔燃烧组件由火焰稳定器和节流用冲击板构成，包括空心支板底板301、斜段火焰稳定器12、斜段冲击板13、直段冲击板15和直段火焰稳定器14。斜段火焰稳定器12与斜段冲击板13在前缘冲击冷却腔处汇合并共同固定在环形安装座5上，直段火焰稳定器14和直段冲击板15分别固定在斜段火焰稳定器12和斜段冲击板13上。

增强组织燃烧室包括凹腔燃烧组件和多个内径向燃烧组件，其中，内径向燃烧组件包括内径向火焰稳定器16和内径向冲击板17。内径向火焰稳定器16设置在加力轴心区域4，内径向火焰稳定器16固定在直段火焰稳定器14上。

斜段火焰稳定器12与斜段冲击板13沿周向呈截锥状，在斜段冲击板13上开设φ0.5mm至φ1.5mm的小孔，二者之间设计1.5mm至2.5mm的层间距，在二者前缘设计环形冲击冷却腔22；直段火焰稳定器14与直段冲击板15沿周向呈环状，在直段冲击板15上开设φ0.5mm至φ1.5mm的小孔，二者设计1.5mm至2.5mm层间距，在二者尾缘处用环形堵块18儿密封，沿周向均匀连接六组30mm宽的内径向火焰稳定器16和内径向冲击板17，内径向火焰稳定器16和内径向冲击板17之间的层间距为1.5mm至2.5mm。

外涵流道1的新鲜空气通过空心支板3内置的引气管9流入环形集气腔10，引气管9可根据具体情况在每组空心支板3内部布置，环形集气腔10前端为安装基座组件6的前端面。在环形集气腔10中，一部分空气流过斜段冲击板13和斜段火焰稳定器12壁面上的小孔，对二者进行冷却；另一部分空气通过前延板1501上的长圆孔进入稳定器前腔11，流过直段冲击板15和直段火焰稳定器14的小孔，对二者进行冷却；还有一部分空气流入内径向冲击板17后方的腔体冷却内径向火焰稳定器16，空气从内径向火焰稳定器16上开的小孔和底部矩形槽孔23流出，达到冷却内径向火焰稳定器16的目的。以上冷却通道流经各冲击板后冷却各组稳定器的壁面，降低与燃气接触的火焰稳定器壁面温度，保证火焰稳定器在持续接触高温燃气条件下，壁面的温度维持在长期使用范围内，保证火焰稳定器能够持续燃烧而不出现超温或烧蚀。

本实施例中，沿周向布置了六组引气管9，引气管9的管径为φ17mm至φ19mm。环形集气腔10底部在朝向内径向火焰稳定器16对应的周向位置开长圆孔(10mm乘以10mm+2乘以φ15mm半圆)。斜段火焰稳定器12与斜段冲击板13在前缘交汇处设置剖面类似矩形的冲击冷却腔22，冲击冷却腔22的底部开设φ1mm至φ2mm的小孔，同时冲击冷却腔22的顶部和斜后部壁面均开设φ0.5mm至φ1.5mm的小孔，引入环形集气腔10内的新鲜空气对顶部和斜后部的斜段火焰稳定器12壁面进行冷却。位于稳定器前腔11尾缘的是内径向冲击板17和内径向火焰稳定器16，二者宽度均为20mm至30mm，周向布置六组与直段冲击板15和直段火焰稳定器14形成的双层板尾缘连接。前延板1501上的长圆孔在内径向火焰稳定器对应周向位置前缘处开设，长圆孔为多组10mm乘以10mm+2乘以φ15mm的半圆。

沿安装基座组件6的安装基座凸台601和前延板1501搭接处将增强组织燃烧室在径向上分为两部分，安装基座凸台601以外主要为环形集气腔10、安装基座组件6集成进油总管接嘴、矩形截面的环形集油腔602、引气管9和斜段冲击板13及斜段火焰稳定器12等构件；安装基座凸台601以内主要为稳定器前腔11、分油腔603、分油管19、喷油杆20和油管固定座605等构件。

斜段火焰稳定器12和斜段冲击板13前缘设计环形冲击冷却腔22，腔体底部开φ1.5mm的小孔、顶端和后斜段壁面开φ1mm的小孔，通过冲击板上φ1.5mm的小孔引入新鲜空气，用低温新鲜空气冲击斜段火焰稳定器12前缘壁面降低温度，解决该局部区域的高热负荷问题。

在安装基座组件6上集成设计环状集油腔602与分油腔603，集油腔602的一端通过燃油管路7引入外部燃油，另一端连接分油腔603，通过分管接嘴604与分油管19连接，分油管与喷油杆20连接，集成化设计增强组织燃烧区域的燃油系统。位于稳定器前腔11的分油腔603通过分管接嘴604与分油管19连接，分油管19后端与喷油杆20连接，分油管19前后通过左旋和右旋的球头压帽结构连接。油管固定座605将分油管19和喷油杆20固定于安装基座组件6上。

空心支板3的内部腔室中可设置燃油管路7或引气管9，燃油管路7一般为单管，也可以按照实际情况设置多管。

如图3所示，空心支板3内部为中空，中空部设置有燃油管路7，空心支板底板301位于空心支板3的尾缘。

本实施例中，增强组织燃烧室为集成六组安装基座组件6、三条引气管9、一条燃油管路7的燃烧室。增强组织燃烧室的凹腔燃烧组件、多个内径向燃烧组件和供油燃油管路7以及供气的引气管9的位置关系如图4和图7所示。

在另一些实施例中，根据不同发动机的大小和内外涵道比，安装基座组件6可设置多个，油燃油管路7和引气管9均可设置多条。冷却气出流面积为斜段火焰稳定器12、直段火焰稳定器14和内径向火焰稳定器16上小孔以及底部矩形槽孔的面积之和，引气管总流通面积与冷却气出流面积之比在1.5至2之间，引气管9数量根据引气管总流通面积设置。

如图5和图6所示，喷油嘴21设置在喷油杆20的外壁且朝向内径向冲击板17的方向。

如图8所示，斜段火焰稳定器12等稳定器组件与安装基座组件6通过定位螺栓25固定于环形安装座5内部。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种增强组织燃烧室，其特征在于，包括：

外涵流道(1)、内涵流道(2)和至少三组空心支板组件，所述空心支板组件包括空心支板(3)和空心支板底板(301)，空心支板(3)设置在内涵流道(2)内，空心支板(3)内部设有中空部，所述中空部连通外涵流道(1)和内涵流道(2)内部，空心支板底板(301)设置在空心支板(3)的尾缘处，内涵流道(2)内部设置有内层板(201)；

环形安装座(5)，环形安装座(5)通过内层板(201)固定至内涵流道(2)；

凹腔燃烧组件，所述凹腔燃烧组件固定在环形安装座(5)上，所述凹腔燃烧组件包括斜段火焰稳定器(12)、斜段冲击板(13)、直段火焰稳定器(14)和直段冲击板(15)，斜段火焰稳定器(12)与斜段冲击板(13)均固定在环形安装座(5)上，直段火焰稳定器(14)和直段冲击板(15)分别与斜段火焰稳定器(12)和斜段冲击板(13)一一固定；

点火喷嘴(24)，设置在空心支板(3)的所述中空部，点火喷嘴(24)的进油端和外部油路连通，点火喷嘴(24)的出油端朝向凹腔燃烧组件方向。

2.根据权利要求1所述的增强组织燃烧室，其特征在于，所述增强组织燃烧室还包括引气管(9)和燃油管路(7)，引气管(9)和燃油管路(7)均设置在空心支板(3)的所述中空部，引气管(9)的进气端和外涵流道(1)连通，燃油管路(7)的进油端和外部油路连通。

3.根据权利要求2所述的增强组织燃烧室，其特征在于，引气管(9)可为多根。

4.根据权利要求2所述的增强组织燃烧室，其特征在于，环形安装座(5)上间隔设置多个安装基座组件(6)，安装基座组件(6)包括安装基座本体、安装基座凸台(601)、集油腔(602)、分油腔(603)、分管接嘴(604)和油管固定座(605)，安装基座凸台(601)为所述安装基座本体的外部凸起，环状集油腔(602)和分油腔(603)设置在所述安装基座本体内部，集油腔(602)进油端通过燃油管路(7)引入燃油，集油腔(602)的出油端连接分油腔(603)，分油腔(603)的出油端和分管接嘴(604)连接。

5.根据权利要求4所述的增强组织燃烧室，其特征在于，所述增强组织燃烧室还包括多个内径向燃烧组件和螺栓(8)，所述内径向燃烧组件包括内径向火焰稳定器(16)和内径向冲击板(17)，内径向火焰稳定器(16)固定在直段火焰稳定器(14)上，内径向冲击板(17)的一端与直段冲击板(15)一一固定连接，内径向冲击板(17)的另一端通过螺栓(8)与所述安装基座本体一一固定连接。

6.根据权利要求5所述的增强组织燃烧室，其特征在于，内径向燃烧组件还包括稳定器前腔(11)、底部矩形槽孔(23)、分油管(19)、喷油杆(20)和喷油嘴(21)，稳定器前腔(11)为安装基座组件(6)、直段冲击板(15)和内径向冲击板(17)合围形成的空腔，分油管(19)和喷油杆(20)设置在稳定器前腔(11)内部，分油管(19)和喷油杆(20)均通过油管固定座(605)固定在安装基座组件(6)上，分油管(19)的进油端通过分管接嘴(604)和分油腔(603)连接，分油管(19)的出油端和喷油杆(20)进油端连接，喷油嘴(21)设置在喷油杆(20)外壁且平行于内径向冲击板(17)方向，底部矩形槽孔(23)设置在稳定器前腔(11)的出气口。

7.根据权利要求4所述的增强组织燃烧室，其特征在于，所述增强组织燃烧室还包括前延板(1501)，直段冲击板(15)通过前延板(1501)固定在安装基座凸台(601)上。

8.根据权利要求7所述的增强组织燃烧室，其特征在于，所述增强组织燃烧室还包括环形集气腔(10)，环形集气腔(10)为所述安装基座本体、前延板(1501)和斜段冲击板(13)合围组成的腔室，外涵的空气通过引气管(9)进入环形集气腔(10)。

9.根据权利要求1所述的增强组织燃烧室，其特征在于，凹腔燃烧组件还包括环形堵块(18)，直段火焰稳定器(14)与直段冲击板(15)的尾缘处用环形堵块(18)密封。

10.根据权利要求1所述的增强组织燃烧室，其特征在于，所述凹腔燃烧组件的周向外缘设置有环形冲击冷却腔(22)，环形冲击冷却腔(22)壁面设置有孔状结构。

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