[發明專利]一種預蒸發式一體化加力燃燒室

有效

• 申請號: 201610033933.X
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105674332B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 張群;宋亞恒;李承鈺;寇睿;汪玉明;黎超超;邢力;閆東博;楊省喆;李逸飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/30
• 分類號: F23R3/30;F23R3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于燃氣渦輪發動機領域，涉及一種預蒸發式一體化加力燃燒室。

背景技術

為了提高飛機的作戰性能和擴大飛機包線，軍用戰斗機的的動力裝置常通過加力燃燒增加推力。目前世界各國空軍現役主力戰機動力裝置均采用加力式渦輪風扇發動機。渦輪風扇發動機加力燃燒室由內外涵混合擴壓器、燃油噴嘴、火焰穩定器、防震隔熱屏和筒體等部件組成。加力燃燒室的發展過程是一個不斷提高加力溫度、燃燒效率和燃燒穩定性，減少流體損失，減輕重量，提高可靠性和適用性的過程。而對于燃燒效率來說，由于進入加力燃燒室的氣流是已燃燒過的燃氣流，含氧量較低，比純空氣減小約1/3～1/4，惰性成分增加，且加力燃燒室燃油噴射多采用多點直接噴射，燃油直接噴入氣流中，霧化效果較差，使得燃燒效率顯著下降。另外，隨著戰斗機對隱身性能的不斷重視，加力燃燒室作為發動機尾部的熱端部件，設計中也需要滿足紅外隱身要求和雷達隱身要求，而傳統的加力燃燒室設計中，既沒有考慮對燃油噴桿和火焰穩定器進行有效的冷卻，也沒有對加力部件進行修型，所以基本上不滿足隱身要求。

在20世紀90年代，國際上提出一種加力燃燒室與渦輪后框架一體化設計的方案。其主要的特征是將渦輪排氣框架的整流支板和加力燃燒室的火焰穩定器一體化設計，在其內部安裝燃油管路，并通過外涵氣體進行冷卻。這種方案有效縮短加力燃燒室的長度，使結構更加緊湊，提高了推重比。但是仍然沒有解決燃燒效率低、紅外隱身性能不好的缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種預蒸發式一體化加力燃燒室。與現有技術相比，本發明的優點是將油腔開在加力內錐里面，利用已燃高溫氣體加熱中心錐體內的燃油，使燃油達到蒸發狀態或超臨界狀態，然后進入整流支板火焰穩定器內部的燃油通道，并經由直射式噴嘴噴出，這樣能增強燃油與空氣的混合程度，提高燃燒效率，并且有效降低中心錐體溫度，提高紅外隱身性能。

技術方案

本發明的目的在于提供一種預蒸發式一體化加力燃燒室。

本發明技術方案如下：

一種預蒸發式一體化加力燃燒室，包括加力內錐內部的油腔分布形式、整流支板火焰穩定器的燃油通道形式以及整流支板火焰穩定器上直射式噴嘴分布方式。其特征在于：從加力內錐內壁中心線處開啟一個燃油進入孔，孔的直徑為5mm～15mm，燃油從經由燃油進入孔從外部燃油管道進入加力內錐內部的油腔，油腔形狀與加力內錐整體形狀相似，加力內錐內壁與加力內錐外壁的厚度為2～5mm。油腔里面的燃油經過加力內錐周圍的高溫氣體烘烤，溫度逐漸升高，直至變成氣體或超臨界體。已被加熱的燃油由油腔進入整流支板火焰穩定器內部的燃油通道，燃油通道形狀與整流支板火焰穩定器整體形狀相似，火焰穩定器壁面厚度為1～3mm，壁面兩側分布有直射式噴嘴小孔。整流支板火焰穩定器兩側壁面上所開噴嘴小孔區域范圍根據整流支板火焰穩定器內部的燃油通道確定，所開孔的直徑的大小范圍為0.5～2mm，所開圓孔排數為1～6排，所開的孔在排數超過一排時可以采取叉排或順排的排列方式，其排間距的可選變化范圍為最小孔徑大小的1～10倍。

該預蒸發式一體化加力燃燒室，優勢在于在一體化加力燃燒室的基礎上對加力內錐以及整流支板火焰穩定器進行改進設計而來，能有效能增強燃油與空氣的混合程度，提高燃燒效率，并且有效降低中心錐體溫度，提高紅外隱身性能。而且結構設計簡單，可行性高，有不容小視的應用前景。

附圖說明

圖1：預蒸發式一體化加力燃燒室示意圖

圖2：預蒸發式一體化加力燃燒室剖視圖

圖3：整流支板火焰穩定器示意圖

圖1中1-機匣2-防震隔熱屏3-加力內錐7-整流支板火焰穩定器

圖2中1-機匣2-防震隔熱屏3-加力內錐4-油腔5-燃油進入孔6-外涵進氣通道 7-整流支板火焰穩定器

圖3中8-整流支板火焰穩定器型面9-燃油通道10-直射式噴嘴小孔

具體實施方式

現結合附圖對本發明作進一步描述：

結合圖1、圖2、圖3，本發明提供了一種預蒸發式一體化加力燃燒室。圖1為預蒸發式一體化加力燃燒室示意圖，圖2為預蒸發式一體化加力燃燒室剖視圖，圖3為整流支板火焰穩定器示意圖。

燃油從圖2(5)所示的燃油進入孔進入加力內錐內部的油腔，加力內錐在周圍高溫燃氣的作用下逐漸被加熱，也使得燃油的溫度不斷上升，使燃油達到蒸發狀態或超臨界狀態，然后燃油經由加力內錐與整流支板火焰穩定器間的燃油通道進入整流支板火焰穩定器內部，并從兩側的直射式噴嘴噴出。由于此時的燃油是氣體或者超臨界體，粘性小、擴散系數大、溶解能力強、流動性能更好，所以燃油與周圍空氣混合的更加均勻，增強燃燒穩定性，提高燃燒效率；而且由于加力內錐傳輸大量的熱量給低溫燃油，也使得加力內錐自身的溫度降低了，提高了紅外隱身性能。