[發明專利]一種用于加力燃燒室強化燃燒的支板型穩定器

在審

• 申請號: 202110284718.8
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113154446A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 靳雅婷;劉云鵬;顏應文;田澤民
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/18
• 分類號: F23R3/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種用于加力燃燒室強化燃燒的支板型穩定器，屬于航空發動機的燃燒領域。本發明在原有的加力燃燒室支板穩定器兩側壁面上設置擾流結構，使得加力燃燒室主流來流在穩定器尾沿處沿高度方向產生相對高的剪切速度，同火焰穩定器后側高溫回流區摻混增強，并形成相對穩定的高溫回流區，能夠加強加力燃燒室進口高速來流與高溫回流區氣流之間質量、動量以及熱量的交換，從而加快湍流燃燒速度。因此本發明可以有效提高加力燃燒室的燃燒效率、縮短加力燃燒室的長度，拓寬加力燃燒室點熄火邊界，達到在加力燃燒室中強化燃燒的效果。

技術領域

本發明屬于航空發動機的燃燒領域，具體是一種用于加力燃燒室強化燃燒的支板型穩定器。

背景技術

由于軍用飛機在起飛、爬升及機動飛行時，需要更大的推力。目前常采用安裝加力燃燒室的方法短時間內增大推力。但是，在二代機及之前的發動機中，加力燃燒室的噴油裝置和火焰穩定器是分開設置的，由于處在高速高溫氣流中，容易造成噴油裝置結焦、穩定器燒蝕。為了避免上述問題的發生，在三代機的加力燃燒室中，穩定器由徑向和周向穩定器組成，兩部分穩定器中均設置噴油裝置。周向穩定器起傳焰作用及傳導外涵氣流，從而冷卻徑向穩定器。四代機采用渦輪后框架一體化的加力燃燒室，將加力燃燒室火焰穩定器和渦輪后承力支架結合并取消周向穩定器，從而大大縮短了加力燃燒室長度，同時能夠有效避免噴嘴結焦和燒蝕的發生。但是，由于加力燃燒室進口氣流速度過大，使得燃燒室主流與高溫區氣流質量、動量、熱量交換較少，導致加力燃燒室燃燒效率普遍較低、點熄火邊界較窄。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，公開了一種用于加力燃燒室強化燃燒的支板型穩定器，本發明是一種用于增加加力燃燒室燃燒區氣流摻混度的支板型穩定器，可加強加力燃燒室高速來流與高溫回流區氣流之間質量、動量以及熱量的交換，提高燃燒完全度，拓寬加力燃燒室點熄火邊界，達到在加力燃燒室中強化燃燒的效果，從而提高加力燃燒室的燃燒效率、縮短加力燃燒室的長度。

本發明是這樣實現的：

本發明公開了一種用于增加燃燒區氣流摻混度的加力燃燒室支板型火焰穩定裝置，即一種用于加力燃燒室強化燃燒的支板型穩定器，所述的支板型穩定器為兩側壁面設置擾流結構的加力燃燒室支板穩定器，且在支板穩定器兩側壁面對稱設置，所述的支板型穩定器在側壁面處沿高度方向均勻排布波瓣型結構或矩形交錯幾何結構。該支板型穩定器能夠增加燃燒區氣流摻混度，加強加力燃燒室高速來流與高溫回流區氣流之間的質量、動量、熱量交換，拓寬加力燃燒室點熄火邊界，達到在加力燃燒室中強化燃燒的效果，從而提高加力燃燒室的燃燒效率。

設定支板穩定器尾端的最小寬度為W，支板穩定器側壁面上的波瓣或矩形交錯結構高度為h；支板穩定器側壁面上的波瓣或矩形交錯結構寬度為L；所述的支板穩定器尾端最小寬度W為5～40mm，尾部擾流結構高寬比h/L范圍為0.1～5。

當加力燃燒室進口高速來流流經支板穩定器尾沿，由于支板兩側壁面擾流結構的存在，尾沿處沿高度方向不同位置的氣流速度差別較大，使得速度脈動增強，湍流度增加，湍流燃燒速度加快；同時加力燃燒室進口高速來流同火焰穩定器后側高溫回流區氣流摻混增強，并形成相對穩定的回流區，能夠加強加力燃燒室進口來流與高溫回流區氣流之間質量、動量以及熱量的交換，從而增加燃燒完全度，拓寬加力燃燒室點熄火邊界。因此可以達到提高加力燃燒室的燃燒效率、縮短加力燃燒室長度的目的。

進一步，所述的支板穩定器的側壁面上擾流結構高度與支板穩定器尾端的最小寬度的比值h/W直接影響加力燃燒室進氣來流與穩定器尾部高溫回流區氣流之間質量、動量以及熱量的交換強度，進而影響強化燃燒效果；因此需在合適范圍內選取。所述的比值h/W為0.01～0.5。

進一步，設定支板型穩定器在加力燃燒室截面上的正投影面積與燃燒室截面積之比為支板穩定器阻塞比；所述的支板穩定器阻塞比的參數決定支板穩定器的阻塞損失，進而影響支板穩定器的壓力損失系數；所述的支板穩定器阻塞比為10％～50％。