[發(fā)明專利]蒸發(fā)管一體化結構、蒸發(fā)管式燃燒室及微型渦噴發(fā)動機

有效

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111853854B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 黃偉;王梅娟;汪玉明
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)湖南動力機械研究所
• 主分類號: F23R3/32
• 分類號: F23R3/32;F02K3/00
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

本發(fā)明公開了一種蒸發(fā)管一體化結構、蒸發(fā)管式燃燒室及微型渦噴發(fā)動機，用于通過高速氣流將燃油噴嘴噴出的燃油進行沖擊和混合后形成燃油?空氣混合物并噴至燃燒室頭部區(qū)域，蒸發(fā)管一體化結構包括與燃燒室的支承環(huán)為一體化結構的蒸發(fā)管，多個蒸發(fā)管沿周向均勻布設于燃燒室的支承環(huán)上，蒸發(fā)管的第一端為用于高速氣流輸入的進氣端，蒸發(fā)管的第二端為用于燃油?空氣混合物噴出的出氣端，蒸發(fā)管包括靠近進氣端的波紋段，波紋段設有沿蒸發(fā)管的徑向向外凸出的波紋腔，燃油噴嘴從蒸發(fā)管的出氣端插至蒸發(fā)管的波紋段內，以使燃油噴嘴噴出的燃油在波紋段內經(jīng)高速氣流沖擊和混合后形成燃油?空氣混合物，進而從蒸發(fā)管的出氣端噴至燃燒室頭部區(qū)域。

技術領域

本發(fā)明涉及微型渦噴發(fā)動機技術領域，特別地，涉及一種蒸發(fā)管一體化結構、蒸發(fā)管式燃燒室及微型渦噴發(fā)動機。

背景技術

微型渦噴發(fā)動機具有尺寸小、重量輕、結構簡單、成本低、壽命短、維護使用方便等特點，廣泛應用于無人飛行器、巡飛彈等軍用航空或民用航模動力裝置。微型渦噴發(fā)動機多采用蒸發(fā)管式燃燒室，其具有結構簡單、制造成本較低、供油壓力低等優(yōu)點。蒸發(fā)管是燃燒室的重要組成部分，用于對燃油充分地摻混和霧化。

現(xiàn)有的微型渦噴發(fā)動機中的蒸發(fā)管結構，蒸發(fā)管為焊接固定在支承環(huán)上的等截面均勻壁厚管體結構，燃油噴嘴從蒸發(fā)管的出氣端插入蒸發(fā)管內，燃油經(jīng)噴嘴噴出后，通過從進氣端進入蒸發(fā)管內的高速氣流對燃油進行沖擊霧化、混合，并受到蒸發(fā)管管壁和氣流加溫，使部分燃油蒸發(fā)形成燃油蒸汽，霧滴和燃油蒸汽沿蒸發(fā)管逆燃氣流動方向噴到燃燒室頭部區(qū)域，進一步與燃燒室頭部空氣混合、蒸發(fā)與燃燒。

由于蒸發(fā)管長度有限，燃油在蒸發(fā)管內部的停留時間短，燃油霧化不充分，導致燃燒室燃燒效率低。蒸發(fā)管的進氣端與支承環(huán)采用氬弧焊進行焊接，焊接過程中容易出現(xiàn)同軸度偏差較大的問題，進而造成燃燒室出口溫度場較差。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種蒸發(fā)管一體化結構、蒸發(fā)管式燃燒室及微型渦噴發(fā)動機，以解決現(xiàn)有的微型渦噴發(fā)動機的蒸發(fā)管結構中燃油霧化不充分，且多個蒸發(fā)管焊接于支承環(huán)上的同軸度偏差較大而造成燃燒室出口溫度場較差的技術問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種蒸發(fā)管一體化結構，用于通過高速氣流將燃油噴嘴噴出的燃油進行沖擊和混合后形成燃油-空氣混合物并噴至燃燒室頭部區(qū)域，蒸發(fā)管一體化結構包括與燃燒室的支承環(huán)為一體化結構的蒸發(fā)管，多個蒸發(fā)管沿周向均勻布設于燃燒室的支承環(huán)上，蒸發(fā)管的第一端為用于高速氣流輸入的進氣端，蒸發(fā)管的第二端為用于燃油-空氣混合物噴出的出氣端，蒸發(fā)管包括靠近進氣端的波紋段，波紋段設有沿蒸發(fā)管的徑向向外凸出的波紋腔，燃油噴嘴從蒸發(fā)管的出氣端插至蒸發(fā)管的波紋段內，以使燃油噴嘴噴出的燃油在波紋段內經(jīng)高速氣流沖擊和混合后形成燃油-空氣混合物，進而從蒸發(fā)管的出氣端噴至燃燒室頭部區(qū)域。

進一步地，多個波紋腔沿氣流輸送方向間隔排布。

進一步地，相鄰的波紋腔通過平直段連接。

進一步地，波紋腔的凸起方向與波紋段的軸向相垂直。

進一步地，波紋腔的軸向截面形狀為半圓形，半圓形的半徑為0.5mm～2mm；和/或波紋腔的軸向截面形狀為半橢圓型，半橢圓形的長軸為0.5mm～2mm。

進一步地，蒸發(fā)管還包括連接波紋段與出氣端的擴張段，擴張段為通道直徑沿氣流輸送方向逐漸變大的錐形狀。

進一步地，擴張段的錐度為2度-5度。

進一步地，波紋段與擴張段的分段位置位于蒸發(fā)管總長度的三分之一到二分之一的區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種蒸發(fā)管式燃燒室，包括上述蒸發(fā)管一體化結構。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種微型渦噴發(fā)動機，包括上述蒸發(fā)管式燃燒室。

本發(fā)明具有以下有益效果：