[實用新型]一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室

無效

• 申請號: 201020572150.7
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN201810422U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 何國強;秦飛;李強;陳劍;呂翔;劉洋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K9/62
• 分類號: F02K9/62
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 楊國文

技術領域

本實用新型屬于火箭發動機技術領域，具體地說，涉及一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室。

背景技術

現有技術中的吸氣式發動機為了實現高效燃燒，通常在燃燒室入口處使用突擴結構。但是這種突擴結構容易在燃燒室中引起縱向低頻的燃燒振蕩，嚴重地制約著高性能吸氣式發動機的研究與制造。現有公開的文獻“低頻振蕩燃燒研究綜述(《推進技術》，Vol.17，No.4，1996，47-53)”中描述了消除燃燒振蕩的通常方法是在燃燒室內設置隔板和聲腔。但是，在燃燒室內設置隔板和聲腔會過多的增加發動機的消極重量，也會對熱防護帶來一定的困難，并且這種方法只對高頻燃燒振蕩起作用，對低頻燃燒振蕩的消除作用效果不明顯，很難滿足使用要求。上述文獻中還提到使用音頻輸出裝置進行燃燒振蕩的主動控制方法，由于信號檢測和音頻輸出裝置過于龐大，主動控制技術實現難度較大，目前難以在工程實踐中使用。

本實用新型針對這種情況，根據形成低頻燃燒振蕩的基本原理，通過對擾流柱與階梯構型進行了統一設計，提出了一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室結構。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中所存在的上述問題提出了一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室結構。其要解決的技術問題在于：根據形成低頻燃燒振蕩的原理，通過在吸氣式發動機燃燒室中采用了擾流柱和階梯構型相結合的結構設計，破壞了燃燒室中周期性溫度梯度的變化運動，從而實現了消除燃燒振蕩的作用。

為解決上述技術問題，本實用新型帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室包括噴油環、擾流柱、階梯結構和燃燒室殼體等部分。其中，噴油環和燃燒室殼體可根據使用環境選用耐高溫高強鋼。由于燃燒室中存在高速高溫燃氣的流動，擾流柱需要采用防熱材料，例如鎢合金或碳化硅陶瓷材料。階梯結構可以采用與燃燒室其它部分相同的材料和防熱方式，例如使用防熱金屬材料，或者使用再生冷卻方式進行熱防護。

所述的發動機燃燒室結構的具體布局采用軸對稱式設計。發動機殼體與階梯結構可以通過一體化制造、焊接或螺紋連接加工成為一個整體。燃燒室入口上游設置有噴油環，提供燃油噴射。進氣段出口與燃燒室入口相交的截面上均勻分布6個長方體擾流柱，擾流柱設置的方向與燃燒室軸線垂直。擾流柱的長、寬、高的比例分別為1∶1∶2.5，擾流柱高為沿發動機徑向方向，擾流柱長為沿發動機軸向方向。擾流柱高度應為燃燒室直徑的1/10左右。如果擾流柱采用金屬材料，可以通過焊接與燃燒室殼體進行連接，如果采用碳化硅陶瓷材料則可以通過螺紋方式進行連接，兩種連接方式均不需要額外采用密封措施。所述燃燒室其入口處沿周向采用兩級階梯結構，兩級階梯的高度相等。設階梯高度為h，燃燒室內徑為D，單級階梯高度與燃燒室直徑之比h/D為0.2左右。

本實用新型一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室，通過將多個擾流柱與階梯構型相結合的設置，其結構簡單，效果明顯。在發動機工作過程中能夠有效地消除低頻燃燒振蕩，提高燃燒室的工作性能和可靠性。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室作進一步詳細的說明。

圖1是本實用新型帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室結構示意圖。

圖2是本實用新型帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室的剖視圖。

圖3是本實用新型帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室與普通燃燒室燃燒振蕩程度對比曲線。

1.噴油環????2.擾流柱????3.階梯結構????4.燃燒室殼體

具體實施方式

本實施例是一種帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室。

如圖1所示，本實用新型帶有擾流柱的吸氣式發動機燃燒室結構采用軸對稱式設計。發動機燃燒室殼體4與階梯結構3可以通過一體化制造、焊接或螺紋連接加工成為一個整體。燃燒室入口上游設置有噴油環1，提供燃油噴射。進氣段出口與燃燒室入口相交的截面上均勻分布有6個長方體擾流柱2，擾流柱2設置的方向與燃燒室軸線垂直。擾流柱2的長、寬、高的比例分別為1∶1∶2.5，擾流柱高為沿發動機徑向方向，擾流柱長為沿發動機軸向方向。擾流柱高度應為燃燒室直徑的1/10左右。在制造應用中，如果擾流柱2采用金屬材料，可以通過焊接與燃燒室殼體4進行連接，如果采用碳化硅陶瓷材料則可以通過螺紋方式進行連接，兩種連接方式均不需要額外采用密封措施。燃燒室入口處沿周向采用兩級階梯結構3，兩級階梯的高度相等。若階梯高度為h，燃燒室內徑為D，單級階梯高度與燃燒室直徑之比h/D為0.2左右。