[發(fā)明專利]一種Γ型頭部的超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510440999.6
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN105066174A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張弛;張良;薛鑫;林宇震;林培華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F23R3/42
• 分類號: F23R3/42
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室，特別涉及一種Γ型多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室。

背景技術(shù)

近年來，微型飛行器在軍事和民用方面廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)日益引起人們的關(guān)注。軍事方面，微型飛行器用來進(jìn)行低空軍事偵察、監(jiān)視、戰(zhàn)場損傷評估等；而在民用方面，微型飛行器還可以用于交通監(jiān)控、邊境巡邏、森林及野生動植物勘測、航空攝影、輸電線路檢查、環(huán)境監(jiān)測、氣象監(jiān)測、森林防火監(jiān)測等。

微型飛行器的動力系統(tǒng)需要在較小的體積下，持續(xù)穩(wěn)定的為飛行器提供動力，目前已有的微型飛行器，其動力部分占整個裝置重量的大部分，這成為微型飛行器小型化的制約因素，也就使得動力系統(tǒng)成為微型飛行器的關(guān)鍵。化學(xué)電池系統(tǒng)簡單、可靠，但是其能量密度和功率密度低，采用化學(xué)電池作為能源的微型飛行器普遍存在航程和續(xù)航時間短等問題。而采用太陽能作為動力源，不僅功率有限又容易受到天氣條件的限制。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，使得基于燃料燃燒的微型動力裝置成為可能，此類動力裝置同時具有高功率密度和高能量密度的特點，應(yīng)用前景廣泛。

基于燃料燃燒的微型動力裝置的特征尺度一般為幾毫米到幾十毫米，這就使得相對常規(guī)燃燒室而言，微型動力裝置的燃燒室燃?xì)馔Ａ魰r間短，熱量損失高，這將導(dǎo)致燃燒室燃燒效率低、火焰穩(wěn)定性差。所以，如何保證燃料的燃燒效率以及如何避免熱損失過大而導(dǎo)致的不穩(wěn)定燃燒是開發(fā)和設(shè)計微型燃燒器的難點。

多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)以其獨特的燃燒方式可以有效地保證燃燒的穩(wěn)定性。使用多孔介質(zhì)作為燃燒室頭部，可以有效的解決微小型發(fā)動機(jī)穩(wěn)定燃燒的問題。因此，根據(jù)微尺度燃燒的難題以及多孔介質(zhì)燃燒的技術(shù)特點，設(shè)計一種能夠相對高效穩(wěn)定燃燒的超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室，正是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Γ型多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室，根據(jù)微尺度燃燒的特性以及多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)的特點，對超微渦噴燃燒室頭部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全新設(shè)計，最大程度的適應(yīng)和發(fā)揮多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)的特點與優(yōu)勢，提高燃燒室的燃燒效率和穩(wěn)定性并降低散熱損失。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種Γ型頭部的超微渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室，采用氣體燃料，其特征在于：燃燒室采用回流結(jié)構(gòu)并置于轉(zhuǎn)子后部；包括燃燒室Γ型頭部、火焰筒、燃燒室內(nèi)機(jī)匣以及燃燒室外機(jī)匣，頭部為Γ型；燃燒室Γ型頭部采用燒結(jié)多孔材料，具有一定的透氣率，通過選取不同孔徑和空隙率的多孔材料，可以保證燃燒室設(shè)計的壓降要求；火焰筒采用高溫合金材料并同燃燒室Γ型頭部焊接在一起，其上面開有摻混孔，通過改變摻混孔有效面積可以改變?nèi)紵覛饬糠峙洌{(diào)節(jié)出口溫度；燃燒室內(nèi)機(jī)匣采用高溫陶瓷材料，同時充當(dāng)尾噴管；燃燒室外機(jī)匣采用金屬材料，其上開有燃料噴射孔，用于供應(yīng)氣體燃料，燃料通過噴射孔橫向噴射到環(huán)腔中同空氣混合；燃燒室采用點火針點火；由于燃燒室Γ型頭部多孔介質(zhì)材料具有較大的表面積，故有效降低了混合氣流經(jīng)燃燒室Γ型頭部時，在多孔介質(zhì)材料表面的流速，使得多孔介質(zhì)表面能夠形成穩(wěn)定的平面火焰；與此同時，混合氣流經(jīng)多孔介質(zhì)材料進(jìn)入燃燒室頭部時，與多孔介質(zhì)材料的強(qiáng)烈的換熱作用，不僅有效的降低了燃燒室Γ型頭部的溫度，減少了散熱損失，同時還預(yù)熱了混合氣，使得燃燒室能夠工作在更寬的工況范圍內(nèi)。

所述的燃燒室Γ型頭部采用燒結(jié)多孔材料，包括不銹鋼、銅、鎳基金屬多孔材料，顆粒分布均勻，具有一定的透氣率。

所述的燃燒室頭部采用Γ型結(jié)構(gòu)，Γ型多孔介質(zhì)頭部軸向長度同Γ型多孔介質(zhì)頭部徑向半徑的比值在0.3～5之間。

所述的燃燒室Γ型頭部采用燒結(jié)多孔材料的壁面厚度在0.5mm～4mm之間，同時頭部不同部分的多孔材料厚度可以不同。

所述的燃燒室Γ型頭部采用燒結(jié)多孔材料的孔隙率在10％～50％之間，同時頭部不同部分多孔材料的空隙率可以不同；極限情況下，Γ型頭部的徑向環(huán)形部分或是軸向筒形部分可以完全不透氣。

所述的燃燒室，流經(jīng)燃燒室Γ型頭部的空氣量占總氣量的10％～80％。

所述的燃燒室，流經(jīng)燃燒室Γ型頭部的混合氣的當(dāng)量比在0.5～1.3之間。