CN1538047A - 推力增强装置 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮发动机具有一位于一气流路径内的中心体和一下游尾锥和一位于尾锥的上游端处的导向器。一火焰稳定器置于流径内的中心体外侧。导向器具有一沿下游方向扩张的第一表面。
Description
美国政府权利
本发明按照由美国空军提供的合同F33657-91-C-0007在美国政府资助下完成。美国政府对于本发明具有一定的权利。
技术领域
本发明涉及涡轮发动机,更特别而言涉及涡轮发动机推力增强装置。
背景技术
加力燃烧室或推力增强装置在工业中众所周知。已有多种构型。在一种典型构型中,来自涡轮的废气经过一推力增强装置中心体。额外的燃料被引入接近中心体处并且燃烧以便提供额外的推力。在一些构型中,推力增强装置中心体与涡轮中心体形成一体。在其它构型中,推力增强装置中心体与涡轮中心体分开,一条导管环绕着两者之间的空间。这种分离式推力增强装置构型可用于需要将发动机适当置于排放喷嘴前方的军事应用中。由于需要储存燃料和控制零件磨损,因而只有当任务需要时才使用发动机推力增强作用。为此原因,有效、可靠地点燃推力增强装置在军事应用中非常关键并且与其它性能因素权衡考虑。
发明内容
相应地,本发明的一个方面涉及一种涡轮发动机。一中心体位于一气流路径内并且具有一下游尾锥和一接近尾锥的上游端的导向器。一火焰稳定器置于流径内的中心体外侧。导向器具有一沿下游方向扩张的第一表面。在各种实现方式中,第一表面可为截头锥形。导向器可包括一具有上游和下游缘的通道。通道底部离所述上游和下游缘的闭合器的深度可介于25mm和75mm之间,通道可用于对导向流进行重定向以便产生得以增强的混合作用,其能有效地将火焰传播沿着火焰稳定器沿径向向外保持好。中心体可具有许多在接近下游缘处沿径向向外送出空气射流的空气管道。燃料喷射器可置于延伸穿过火焰稳定器的元件的相关喷管的内侧端。点火器可置于元件之内以便点燃来自相关一些燃料喷射器的燃料。
在另一个方面中,本发明的目的在于一种沿着一条中心轴线从上游向下游延伸的涡轮发动机中心体。从上游向下游来看,中心体具有一鼻部、一径向扩张的前表面、一顶端区域、一导向器、以及一径向会聚的尾锥。导向器具有一沿径向会聚的上游表面、一底部表面、以及一沿径向扩张的下游表面。在不同实现方式中,可有接近导向器的下游表面的空气管道,用于将空气射流从中心体沿径向向外送出,以便增强导向器内的流动再循环作用。
本发明的一个或更多实施例的细节在附图和以下描述中进行陈述。通过以下描述和附图,以及通过权利要求,将可清楚了解本发明的其它特征、目的和优点。
附图说明
图1为一飞行器动力装置的示意性纵向剖视图。
图2为一用于图1的动力装置中的第一推力增强装置的部分半示意性纵向剖视图。
图3为一用于图1的动力装置中的第二推力增强装置的部分半示意性纵向剖视图。
图4为一用于图1的动力装置中的第三推力增强装置的部分半示意性纵向剖视图。
在各个图中,相同的参考数字和标识指示的是相同的元件。
具体实施方式
图1示出了一具有一条中心纵向轴线500的动力装置20。从上游向下游来看,动力装置包括一具有一下游涡轮排放箱(TEC)24的涡轮发动机22。导管延伸部分26从TEC 24延伸出来以与一推力增强装置32的外壳30相连接。一推力导向喷嘴组件34从外壳30向下游延伸。推力增强装置32包括一利用火焰稳定器40安装于气流路径内中心处的中心体38。
中心体38基本上环绕着轴线500对称。中心体具有一前尖端50,一连续弯曲的凸形前体或尖顶部52从前尖端50向后延伸,直到到达邻近火焰稳定器40的纵向或近似纵向过渡区54为止。在过渡区的后部,中心体表面限定了一导向器通道56。一尾锥表面58在后面从导向器延伸至中心体的后端。
图2示出了示例性导向器的更多细节。一环形通道由一截头锥形表面60形成,该接头锥形表面60从与表面54的连接处向后、沿径向向内延伸。表面60形成环形通道的前(上游)壁,而连接处形成前缘。一纵向表面62在后面从与表面60的内侧端的连接处延伸并且形成通道的底部。一截头锥形后壁表面64从与表面62的连接处向后、沿径向向外延伸,并且形成通道的后壁。一纵向缘表面66在后面从与表面64的连接处延伸,其限定了一通道后缘。表面66提供了向尾锥表面58的过渡。燃料的射流70通过位于一适当管道中的喷嘴72送至导向器。图示的示例性管道是一安装于火焰稳定器元件主体82内的喷管80。喷管80具有多个从主体82的两侧送出燃料射流的侧向喷嘴(图中未示出)。喷嘴72在喷管的端部成一定斜角。在操作时,导向器通道用于使来自主(主要)流602的通常再循环中的导向流600转向。燃料射流70被引入流600中并且由来自相关点火器84的电火花产生燃烧。燃料还通过上述的喷管侧向喷嘴被送至主流602。流600中的燃烧后/燃烧中的燃料/空气混合物环绕着导向器通道56传播,使火焰稳定并将火焰沿径向向外传播至火焰稳定器主体82。任选地,中心体可以提供有若干用于喷射空气射流606的管道90。在一示例性实施例中,有一圈这种具有位于表面66上的出口的管道。管道90可从一根或更多根穿过或沿着火焰稳定器延伸的管道(图中未示出)通向位于导向器前方的中心体。空气射流用于增强流600的再循环。
图3示出了一种替代导向器156,除了通道后壁164基本沿径向因而表面162相应地相对于表面62延伸以便接合表面164之外,其它方面都与导向器56相似。表面164的径向方位还可进一步增强再循环。
图4示出了一导向器256,其中导向器56的表面台阶62和64由一单个截头锥形表面263取代。此外,示出的缘表面266位于表面66的较径向内侧,因而位于主体过渡表面254的径向内侧。这种构型可用来减轻重量和/或提高耐用性。
以上描述了本发明的一个或多个实施例。然而,应当理解,在不背离本发明的精神及范围的情况下,可以做出各种改动。例如,发明的导向器可应用于另外已有的发动机的改型或重新设计中。在这种情况下,导向器的各种性能将会受到已有发动机的结构的影响。在任一种实现方式中,稳定性因素可与其它性能因素权衡考虑。所需的特定权衡方案可能会影响可能实现方式的细节。相应地,其它实施例在以下权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种涡轮发动机,包括:
一中心体,位于一从上游向下游的气流路径内,并且具有一下游尾锥和一接近尾锥的上游端的导向器;以及
一火焰稳定器,置于气流路径内的中心体外侧,
其中导向器具有一沿下游方向扩张的第一表面。
2.如权利要求1所述的发动机,其特征在于,第一表面为截头锥形。
3.如权利要求1所述的发动机,其特征在于,导向器包括一具有上游和下游缘的通道和一底部,该底部离所述上游和下游缘的闭合器的深度介于25mm和75mm之间。
4.如权利要求1所述的发动机,其特征在于,中心体还包括:
多个在接近下游缘处从中心体沿径向向外送出空气射流的空气管道。
5.如权利要求1所述的发动机,还包括:
多个燃料喷射器,位于延伸穿过火焰稳定器的元件的相关喷管的内侧端。
6.如权利要求5所述的发动机,还包括:
多个点火器,置于火焰稳定器的元件之内以便点燃来自相关一些燃料喷射器的燃料。
7.一种涡轮发动机中心体,沿着一条中心轴线从上游向下游延伸,并且从上游向下游来看具有:
一鼻部;
一径向扩张的前表面;
一顶端区域;
一导向器,具有一沿径向会聚的上游表面、一底部表面、以及一沿径向扩张的下游表面;以及
一径向会聚的尾锥。
8.如权利要求7所述的中心体,还包括:
多个空气管道,用于在接近导向器的下游表面处将空气射流从中心体沿径向向外送出,以便增强导向器内的流动再循环作用。
9.一种涡轮发动机推力增强装置,包括:
一火焰稳定器,置于气流路径内;以及
一中心体,在气流路径内大致从前向后延伸,并且具有:
一上游鼻部;
一下游尾锥;以及
用于对导向流进行重定向以便产生得以增强的混合作用从而有效地沿着火焰稳定器径向向外保持火焰传播的装置。
10.如权利要求9所述的推力增强装置,其中该装置包括一位于中心体内的凹槽,并且推力增强装置还包括:
一燃料喷射器,置于火焰稳定器内,用于将燃料引导至凹槽内;以及
一点火器,置于火焰稳定器内,用于点燃所述燃料。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |