[發(fā)明專利]一種燃燒室空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010189194.X
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111380074B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;顏應(yīng)文;劉云鵬;田澤民;李井華;劉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F23R3/12
• 分類號: F23R3/12;F23R3/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發(fā)明公開了一種燃燒室空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其工作方法，屬于航空發(fā)動機(jī)燃燒領(lǐng)域，本發(fā)明主要包括一套機(jī)械結(jié)構(gòu)和一套控制算法，控制終端根據(jù)燃燒室進(jìn)口壓力參數(shù)計(jì)算出當(dāng)前工況所需的燃油流量，利用提前標(biāo)定的燃油調(diào)節(jié)規(guī)律與調(diào)節(jié)板開合角度的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出當(dāng)前燃油流量下所需的調(diào)節(jié)板開合角度，并轉(zhuǎn)化成液壓調(diào)節(jié)信號傳遞到機(jī)械結(jié)構(gòu)中，利用液壓原理將調(diào)節(jié)板打開，利用調(diào)節(jié)板的開合來實(shí)現(xiàn)對空氣流量的調(diào)節(jié)，從而改變?nèi)紵抑魅紖^(qū)的空氣流量比例，保證不同工況下主燃區(qū)油氣比在設(shè)計(jì)狀態(tài)下燃燒，該發(fā)明可明顯擴(kuò)寬燃燒室的燃燒邊界，提高不同工況下的燃燒效率，達(dá)到降低污染物排放的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)燃燒領(lǐng)域，涉及一種調(diào)節(jié)簡單、控制方便的燃燒室內(nèi)外涵道空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體是一種燃燒室空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

隨著航空工業(yè)和軍事裝備的科技行業(yè)競爭，空天領(lǐng)域的技術(shù)需求越來越高，這對航空發(fā)動機(jī)的機(jī)動性能要求越來越嚴(yán)苛，在各行各業(yè)都向著智能化時(shí)代發(fā)展的今天，航空發(fā)動機(jī)也逐漸向智能化的方向發(fā)展。

對于目前的航空發(fā)動燃燒室而言，通常會采用多級供油的形式達(dá)到不同運(yùn)行工況不同推力輸出的目的，地面狀態(tài)時(shí)，所需的燃油消耗較小；起飛爬升狀態(tài)和追擊狀態(tài)的，需要增大燃油供給量。實(shí)際的航空發(fā)動機(jī)燃燒室中，燃燒室的幾何結(jié)構(gòu)決定了各工況下的空氣流量分配比例，各工況下主燃區(qū)空氣流量占比基本是保持不變的。當(dāng)隨著發(fā)動機(jī)工況改變時(shí)，燃油質(zhì)量流量也會相應(yīng)改變，由于空氣流量分配保持不變，從而導(dǎo)致主燃區(qū)油氣比會隨著工況改變而出現(xiàn)不同程度的貧油或富油，對燃燒穩(wěn)定性、燃燒效率以及污染物排放量有較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述的航空發(fā)動機(jī)燃燒室在不同工況下由于改變?nèi)加土髁抗┙o時(shí)會導(dǎo)致主燃區(qū)域的油氣比貧油或富油變化的缺陷，本文發(fā)明了一種航空發(fā)動機(jī)燃燒室空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要包括一套機(jī)械結(jié)構(gòu)和一套控制算法，通過該系統(tǒng)以及工作方法可擴(kuò)寬燃燒室燃燒邊界，提高燃燒室的燃燒性能。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種燃燒室空氣流量分配智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括燃燒室機(jī)匣，其特征在于，所述的燃燒室機(jī)匣內(nèi)部設(shè)置有火焰筒，所述的火焰筒內(nèi)部設(shè)置有旋流器；

所述的燃燒室機(jī)匣外涵道內(nèi)壁面設(shè)置若干外涵道調(diào)節(jié)板，燃燒室機(jī)匣內(nèi)涵道內(nèi)壁面設(shè)置若干內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板；為實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)板開合角大小的任意調(diào)節(jié)，若干外涵道調(diào)節(jié)板、內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板并非一塊完整的圓環(huán)，而是分塊周向布置，且相鄰兩片調(diào)節(jié)板之間不能相互接觸，否則當(dāng)調(diào)節(jié)板打開時(shí)各自的物理空間位置會相互限制。每個燃燒室頭部匹配一片或多片調(diào)節(jié)板，保證涵道中空氣流量的周向均勻性。每個頭部匹配相應(yīng)數(shù)量的調(diào)節(jié)片，所有的內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板接到同一內(nèi)涵液壓總路中，外涵道調(diào)節(jié)板也一樣，實(shí)現(xiàn)所有調(diào)節(jié)板的同步開合控制，保證周向空氣流量均勻性。

為了保證正常運(yùn)行工況時(shí)，調(diào)節(jié)板的存在不影響外涵道的氣流均勻性，所以加工時(shí)控制調(diào)節(jié)板內(nèi)壁面與機(jī)匣形面完全相同，調(diào)節(jié)板鑲嵌到外機(jī)匣中，不啟用調(diào)節(jié)板時(shí)，對燃燒室的流道完全不影響。

所述的外涵道調(diào)節(jié)板利用外涵道調(diào)節(jié)板的液壓支桿穿過燃燒室機(jī)匣外涵道壁面，與外涵道調(diào)節(jié)板的液壓總路連接；所述的內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板利用內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板的液壓支桿穿過燃燒室機(jī)匣內(nèi)涵道壁面，與內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板的液壓總路連接；

所述的若干個外涵道調(diào)節(jié)板連接到同一個外涵道調(diào)節(jié)板的液壓總路中，若干個內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板連接到同一個內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板的液壓支桿中；所述的外涵道調(diào)節(jié)板、內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板開合角大小分別通過外涵道調(diào)節(jié)板的液壓支桿、內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板的液壓支桿任意調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，所述的外涵道調(diào)節(jié)板以及內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板均通過調(diào)節(jié)板上的鉸鏈結(jié)構(gòu)、機(jī)匣處的鉸鏈結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)外涵道調(diào)節(jié)板、內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板與燃燒室機(jī)匣壁面的活動連接。為了實(shí)現(xiàn)外涵道調(diào)節(jié)板、內(nèi)涵道調(diào)節(jié)板的開合角度易于控制，并涉及到機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝可靠性和擺放位置，所以調(diào)節(jié)板安裝在燃燒室機(jī)匣壁面上，不能安裝在火焰筒壁面。