[發明專利]基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室

在審

• 申請號: 202010186037.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111520762A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 張群;楊福正;胡凡;李小龍;程祥旺;李程鎬
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58;F23R3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室，其結構主要包括一級管道、二級管道、駐渦欄柵、渦流室、抽吸管道、主燃級直射噴嘴和點火電嘴。基于渦控擴壓器原理，在突擴臺階處形成柯恩達效應回流區，用來穩定主燃級火焰；在渦流室內安裝直射式噴嘴，將燃油橫向噴入并與渦流室內具有一定湍流度的空氣進行作用，完成初次破碎與摻混，燃油混氣當量比保持在富油狀態；進入主燃區的空氣使得主燃級火焰淬熄并在下游保持貧油燃燒。這種新型燃燒室基于渦控擴壓器以及RQL低排放燃燒室設計原理，結構簡單，有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于航空發動機燃燒室領域，具體涉及一種基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室。

背景技術

隨著國際社會對環境污染問題的關注，ICAO對民航中CO、UHC、NOx和煙氣的排放量制定了相應的法規，特別是對于NOx排放的限制更為嚴格。新一代航空發動機燃燒室的發展主要是由未來對于NOx排放量的限制要求來推動的。傳統航空發動機主要應用旋流器作為火焰筒中的火焰穩定器，在加力燃燒室中一般采用V型槽火焰穩定器。除鈍體結構外，還可以借助氣動火焰穩定器，氣動結構有利于降低燃燒室重量和簡化燃燒室復雜結構。渦控擴壓器是一種具有良好應用前景的擴壓器，不論是在一般的還是在高的馬赫數下，它都能夠對流場進行有效的擴壓，同時能夠在較短的長度尺寸內提供良好的流動穩定性，并且會在突擴臺階處形成柯恩達效應回流區。

綜上所述，基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室在提高燃燒室性能方面有著極好的應用前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室，基于渦控擴壓器原理，在突擴臺階處形成柯恩達效應回流區，類似于駐渦燃燒室凹腔中的氣流駐渦，用來穩定主燃級火焰。在渦流室內安裝直射式噴嘴，將燃油橫向噴入，完成初次破碎與摻混，并保持燃油混氣在富油狀態。進入主燃區的部分空氣使得主燃級火焰淬熄，之后在后臺階下游保持貧油燃燒。旨在通過實現RQL低排放燃燒室技術來減少NOx的排放。

技術方案

本發明的目的在于提供一種基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室。

本發明技術方案如下：

一種基于渦控擴壓器原理的新型燃燒室，包括一級管道、二級管道、駐渦欄柵、渦流室、抽吸管道、主燃級直射式噴嘴、點火電嘴；

其中，燃燒室進口氣流速度為30～100m/s，主燃級直射噴嘴在渦流室內當量比控制在1.6～2.0之間，在后臺階處形成當量比約為1.2～1.6的富油燃燒區；

其中，一級管道直徑為0.1m，二級管道直徑為0.4m，一級管道長度為0.7～1.2m，二級管道長度為0.1m～0.2m，駐渦欄柵缺口軸向和徑向長度分別為0.02m～0.025m，抽吸管道直徑為0.02m；渦流室軸向和徑向長度分別為0.1m；

其中，主燃級直射式噴嘴位于渦流室中部偏后位置；

其中，點火電嘴位于后臺階凹腔中部，伸入火焰筒內壁面0.001mm～0.002mm，處于回流區邊緣附近。

本發明具有以下有益效果：

(1)本發明采用基于渦控擴壓器原理形成的后臺階柯恩達效應回流區來穩定主燃級火焰，與傳統鈍體穩焰相比，其幾何結構簡單，同時還可以降低燃燒室的質量，火焰穩定效果也很好；

(2)本發明主燃級采用直射式噴嘴，將燃油橫向噴入渦流室，渦流室內空氣湍流度較高，剪切效果好，可以形成很好的初次破碎和摻混效果，此外相對于離心噴嘴或氣動霧化噴嘴，直射式噴嘴設計加工以及安裝都比較簡單；

(3)本發明基于渦控擴壓器原理，不需要額外的分流裝置，依靠結構特點，將進口氣流分為三部分，即：渦流室抽吸氣、柯恩達效應回流區空氣、直流主燃區空氣；