[發明專利]一種基于外凹腔的旋流加力燃燒室

有效

• 申請號: 201711477824.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108253456B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 范育新;繆俊杰;翟文輝
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;北京動力機械研究所
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于外凹腔的旋流加力燃燒室，包括外筒體組件、中心體組件和油路組件；所述外筒體組件包含外機匣和防震隔熱屏；所述中心體組件包括旋流裝置、內機匣、截錐、分流板、外凹腔火焰穩定器。本發明通過外凹腔火焰穩定器、旋流裝置、截錐間的配合，能夠以較低的阻力損失來實現高速氣流中火焰的穩定及快速傳播，從而實現高效、低阻燃燒和對熱端部件的有效熱防護，并滿足燃燒室出口溫度的均勻、合理分布。

技術領域

本發明屬于渦扇發動機燃燒室，特別涉及一種加力燃燒室。

背景技術

隨著飛行速度和飛行空域的不斷擴展，對發動機的性能要求日益提高，現代高性能渦扇加力燃燒室的工作條件與前期燃燒室相比有很大變化。

隨著進口燃氣溫度大大提高，加力燃燒室中的點火變得容易，燃油噴桿和火焰穩定器等部件的結構可靠性問題則變得突出。同時高溫下快速蒸發的燃油在高速氣流中的穿透深度很小，已經不能依靠射流來促使燃油和空氣的摻混，點火后在穩定器尾跡區內形成的點火源很難向四周傳播，因此為了達到截面上燃油分布均勻，促進火焰的傳播，需要利用支板等流線型鈍體或凹腔結構，采用多點、多路供油，而在高速氣流中這些必然會帶來較大的阻力損失。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和雷達隱身要求。因此，從20世紀90年代開始，國外就提出了一種加力燃燒室與渦輪后框架一體化設計的方案，即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，并在其內部安置燃油管路，取消了設置在流路中的加力穩定器和噴油裝置，大大降低了流體損失，同時還有效縮短了加力燃燒室長度，使結構更加緊湊，引外涵空氣冷卻整流支板、穩定器及燃油管路可以有效提高結構耐久性，提高發動機推重比。

一體化設計的穩定器解決了供油和火焰穩定技術及其兩者的匹配技術，但其下游火焰區直接受燃油分布的影響，當地油氣分布直接影響著加力燃燒室的靜態和動態穩定特性，必須設計不對壓力降敏感的先進噴油方法來實現合理的油氣分布。對于先進加力燃燒室，必須兼顧供油、摻混和穩定三方面的影響因素，采用供油、摻混和穩定一體化設計來實現合理的油氣分布，達到全工況下的火焰穩定，獲得高效、低阻的燃燒特性，實現對熱端部件的有效熱防護，從而滿足先進渦扇加力燃燒室的壽命要求。

發明內容

發明目的：本發明提出一種加力燃燒室，該燃燒室通過外凹腔火焰穩定器、旋流裝置、截錐間的配合實現火焰的穩定及快速傳播，解決現有燃燒室火焰傳播難、燃燒效率低的問題，從而實現高效、低阻燃燒和對穩定和供油結構的有效熱防護，并滿足燃燒室出口溫度的均勻、合理分布。

技術方案：本發明所述一種加力燃燒室，包括外筒體組件、中心體組件和油路組件；所述外筒體組件包含外機匣和防震隔熱屏；所述中心體組件包括內機匣、旋流裝置、分流板、截錐、外凹腔火焰穩定器；所述油路組件包含主流噴油桿和凹腔噴油孔，所述外凹腔火焰穩定器位于分流板后端，外凹腔火焰穩定器向外筒體方向形成凸起并向后延伸，與防震隔熱屏留有間隔，形成二次流通道。

所述外凹腔火焰穩定器包括前壁面、中壁面與后壁面；所述前壁面與截錐尾端軸向對齊；所述腔面位于前壁面后端，與外機匣平行設置；所述中壁面與后壁面分別與腔面后端連接，向后延伸。

所述外凹腔火焰穩定器中壁面的后緣角30-90°；所述外凹腔火焰穩定器的后壁面的后緣角為10-15°。

所述外凹腔火焰穩定器的長度和凸起深度的比值為3-7。

所述截錐的錐面擴張角為8-12°。

所述截錐的上端與分流板的距離為燃燒室半徑的60-65％，為截錐到外機匣后端的距離的25-50％。

所述旋流裝置包含內環、外環及連接內環與外環的若干葉片。

所述葉片等距排列，葉片與旋流裝置的縱切面的角度為15-45°。