[發(fā)明專利]一種適應(yīng)來流畸變的尾緣吹氣式穩(wěn)定器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811471702.2
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109654533B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢菲;張凱麗;申力鑫;產(chǎn)世寧;尤延鋮
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: F23R3/20
• 分類號: F23R3/20;F23R3/30
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳

本發(fā)明公開了一種適應(yīng)來流畸變的尾緣吹氣式穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)，主要由環(huán)形穩(wěn)定器與徑向V型槽值班穩(wěn)定器組成。工作時，迎面來流由穩(wěn)定器吸氣縫吸入混合腔，在擋板邊緣處對噴濺霧化燃油進(jìn)一步剪切霧化，燃油在混合腔內(nèi)蒸發(fā)并與氣流摻混，大部分油氣混氣由尾緣進(jìn)一步霧化并吹出，與來流摻混燃燒、被卷入回流區(qū)，后擋板吹氣縫吹出少量油氣混氣加強(qiáng)回流區(qū)燃燒，可以實現(xiàn)在來流畸變條件下的火焰穩(wěn)定，有效縮短燃燒室前摻混區(qū)長度，克服燃燒室進(jìn)口氣流速度快、溫度分布不均勻的困難，解決供油裝置、點火與火焰穩(wěn)定等問題，改善了燃油霧化質(zhì)量、點火性能、提高了燃燒效率與擴(kuò)寬燃燒室穩(wěn)定工作范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種針對組合動力裝置（TBCC）中亞燃沖壓燃燒室的來流畸變條件的火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前，鄰近空間飛行器是各國競相研究的熱點，渦輪基組合動力循環(huán)（TurbineBased Combined Cycle, TBCC）具有比沖大、可實現(xiàn)性強(qiáng)、重復(fù)使用和經(jīng)濟(jì)性高等突出優(yōu)點成為發(fā)展吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)的首要選擇。要想實現(xiàn)TBCC能夠全速域連續(xù)可靠工作，大量的技術(shù)難題需要克服，其中亞燃沖壓燃燒室的可靠穩(wěn)定工作就是眾多技術(shù)難題中突出的一個問題。

根據(jù)TBCC組合動力裝置的工作特點，其要求亞燃沖壓燃燒室能夠在馬赫2-4.5寬速域范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠工作；在渦輪發(fā)動機(jī)與沖壓發(fā)動機(jī)接力狀態(tài)時能夠可靠點火并穩(wěn)定高效地燃燒。并且因為亞燃沖壓燃燒室位于TBCC的引射火箭管道中火箭下游，當(dāng)TBCC處于火箭沖壓模態(tài)時，火箭與亞燃沖壓燃燒室同時工作，火箭噴管出口的高速高溫氣流與引射的低速低溫氣流在管道內(nèi)摻混，在燃燒室進(jìn)口處形成中心速度和溫度高、外圍速度和溫度低的流場分布不均現(xiàn)象，則TBCC的亞燃沖壓燃燒室還需要面對來流畸變的條件。因而如何實現(xiàn)亞燃沖壓燃燒室在整個工作包線內(nèi)的可靠點火和火焰穩(wěn)定是當(dāng)前設(shè)計方案的技術(shù)難點，而實現(xiàn)火焰穩(wěn)定的火焰穩(wěn)定器設(shè)計是當(dāng)前工作的重中之重。

目前采用的火焰穩(wěn)定技術(shù)主要為鈍體火焰穩(wěn)定技術(shù)，其中航空軍用發(fā)動機(jī)廣泛用的V型鈍體火焰穩(wěn)定器，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用經(jīng)驗豐富等優(yōu)點，但是若要滿足要求的穩(wěn)定特性，則需要有較大的流動阻塞比，流動損失大，且穩(wěn)焰邊界較窄，燃燒效率低，并且容易熱變形；氣動式火焰穩(wěn)定器不同于鈍體穩(wěn)定器，可以依靠射流與主流相互作用形成類似鈍體后的回流區(qū)，拓寬火焰穩(wěn)定邊界，但使用時需要額外引入氣流，增加結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜性和發(fā)動機(jī)整體性能，因此均不能滿足TBCC組合動力系統(tǒng)的寬廣范圍工作要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適應(yīng)來流畸變、點火性能好、燃燒效率高，可有效克服亞燃沖壓燃燒室進(jìn)口氣流速度大、溫度分布不均勻等困難，組織穩(wěn)定燃燒，縮短加力燃燒室長度，提高燃燒效率的火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種適應(yīng)來流畸變的尾緣吹氣式穩(wěn)定器，主體由環(huán)形穩(wěn)定器與徑向V型槽值班穩(wěn)定器組成，其中環(huán)形穩(wěn)定器由Y型穩(wěn)定器頭部、環(huán)形穩(wěn)定器吸氣縫、混合腔、穩(wěn)定器后擋板、穩(wěn)定器后擋板吹氣縫和逆噴擋板式燃油裝置組成；所述Y型穩(wěn)定器頭部構(gòu)成所述環(huán)形穩(wěn)定器的環(huán)形殼體，其前段外部是弧形罩殼，前段內(nèi)部開設(shè)環(huán)形穩(wěn)定器吸氣縫，其中段構(gòu)成內(nèi)外環(huán)半徑不變的環(huán)形的混合腔，其后段構(gòu)成喇叭口形擴(kuò)張段；所述環(huán)形穩(wěn)定器吸氣縫中心線與氣流來流方向夾角呈銳角；所述穩(wěn)定器后擋板位于所述Y型穩(wěn)定器頭部的后段的擴(kuò)張段內(nèi)，其截面呈V型，其內(nèi)外兩側(cè)與所述Y型穩(wěn)定器頭部的后段內(nèi)外兩側(cè)構(gòu)成穩(wěn)定器尾緣的內(nèi)外尾緣；所述穩(wěn)定器后擋板吹氣縫位于穩(wěn)定器后擋板中心線外區(qū)域一側(cè)；所述逆噴擋板式燃油裝置由擋板與直射式噴孔組成，所述擋板設(shè)置在所述Y型穩(wěn)定器頭部中段的內(nèi)環(huán)殼體上方，其向外側(cè)傾斜一定角度，以與所述Y型穩(wěn)定器頭部前段外部的弧形罩殼構(gòu)成所述環(huán)形穩(wěn)定器吸氣縫，并使所述環(huán)形穩(wěn)定器吸氣縫中心線與氣流來流方向夾角呈銳角，所述直射式噴孔周向分布在伸入到混合腔的環(huán)形燃油輸送管上，其噴孔軸線垂直于所述擋板，以使燃油由噴孔噴出，垂直射向擋板，部分撞擊霧化，部分沿?fù)醢逅闹軘U(kuò)展形成薄膜，在擋板邊緣被氣流剪切霧化。所述直射式噴孔直徑為0.5mm，噴射孔周向分布，數(shù)目為24。