[發(fā)明專利]一種分級單管燃燒室

在審

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• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115289498A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設計）人: 李明玉;王謙;周天成
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F23R3/20
• 分類號: F23R3/20;F23R3/12;F23R3/26;F23R3/28;F23R3/38;F23R3/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐博

本發(fā)明公開了一種分級單管燃燒室，燃燒室的進氣口通過擴壓器與機匣連接，機匣內設置有火焰筒，火焰筒上游設置值班級凹腔，下游設置主燃級燃燒部，值班級凹腔內設置有值班級噴嘴、進氣縫和點火電嘴，通過合理組織進入凹腔內的空氣，使凹腔內形成穩(wěn)定的旋渦結構，使凹腔內的火焰能在更寬的工況范圍內穩(wěn)定燃燒；空氣經過旋流器流入主燃級燃燒部，在旋流器的作用下，主燃級噴嘴提供的燃料可以和空氣快速混合均勻并加速燃燒，通過值班級凹腔和主燃級燃燒部的結構設計和布置,解決了單管燃燒室迎風面積大、點火困難及燃燒不穩(wěn)定等問題。

技術領域

本發(fā)明屬于燃燒室技術領域，具體涉及一種分級單管燃燒室。

背景技術

隨著航空發(fā)動機燃燒室向高油氣比和大推力的方向發(fā)展，在對燃燒室中的燃油與空氣進行組織時要大幅提高進入燃燒室頭部的空氣流量。這一舉措使得進入燃燒室頭部的空氣流速也相應的大幅提高，給傳統(tǒng)燃燒室的火焰穩(wěn)定帶來了巨大的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)火焰穩(wěn)定燃燒作為燃燒室設計的重中之重備受人們關注。燃燒室穩(wěn)定火焰的常見方式是通過旋流器或者凹腔穩(wěn)定火焰。

空氣通過旋流器后，在旋流器葉片的導流作用下，氣流斜著進入火焰筒，形成一個周向旋流流場。在旋流離心力的作用下，流線往火焰筒外圍偏。旋流器中心沒有空氣進入，因而在旋流器中心處會形成一個低壓區(qū)。當內外壓差達到一定程度時，就會迫使流線回繞往前流，從而在軸向截面產生回流區(qū)。周向旋流場是由流場形成的，主要起到產生內外壓差和油氣混合的作用；軸向回流區(qū)是由壓力梯度形成的，主要起到火焰穩(wěn)定和促進燃燒的作用。

當前，環(huán)形燃燒室由于迎風面積小、質量小、長度短、結構緊湊等成為了燃燒室設計的主要選擇，但是同時也面臨著油氣匹配困難、生產工藝復雜、試驗難度大、成本高等難題，單管燃燒室則可以避免這些難題。但同時單管燃燒室也面臨著迎風面積大，點火困難、火焰不穩(wěn)定燃燒等難題。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種分級單管燃燒室。

技術方案：本發(fā)明所述的一種分級單管燃燒室，包括進氣口，進氣口通過擴壓器與機匣連接，機匣內設置有火焰筒，火焰筒內靠近擴壓器一端設置頭部裝置，頭部裝置一端與擴壓器連通，另一端設置有旋流器和主燃級噴嘴；頭部裝置周圍設置凹腔，凹腔內設置有值班級噴嘴和點火電嘴，凹腔側壁設置有用于向凹腔內提供空氣的進氣縫。

優(yōu)選的，火焰筒內靠近擴壓器一端設置有凹腔前壁面，頭部裝置一端安裝在凹腔前壁面中心，頭部裝置側壁、火焰筒壁面和凹腔前壁面共同圍成環(huán)狀凹腔。

優(yōu)選的，值班級噴嘴繞軸向呈環(huán)形分布在凹腔前壁面上，相鄰值班級噴嘴之間角度間距為45°。

優(yōu)選的，進氣縫分布在頭部裝置側壁靠近擴壓器一端邊緣。

優(yōu)選的，進氣縫包括若干直徑為4mm的進氣孔，相鄰進氣孔之間的角度間距為20°，每個進氣孔距離凹腔前壁面軸向距離為4mm。

優(yōu)選的，旋流器采用單級軸向旋流器，所述的旋流器葉片安裝角度在25度到35度之間，葉片數(shù)量在10到12個之間，旋流器的旋流數(shù)處于0.4到0.6之間。

優(yōu)選的，主燃級噴嘴設置在旋流器中心，旋流器出口與主燃級噴嘴出口平齊。

優(yōu)選的，主燃級噴嘴和值班級噴嘴均采用單路離心噴嘴。

優(yōu)選的，機匣與火焰筒壁面之間形成外環(huán)道，所述的外環(huán)道一端與擴壓器連通，另一端通過環(huán)形的密封端板密封。

優(yōu)選的，火焰筒遠離擴壓器一端與噴氣口連接，所述的噴氣口直徑隨著遠離火焰筒逐漸縮小。

進一步的，空氣由進氣口進入擴壓器后，氣壓增加的同時空氣流速也降低，空氣經過擴壓器后，一部分進入機匣與火焰筒壁面之間的外環(huán)道，由于火焰筒壁面沒有常規(guī)的摻混孔和主燃孔，可以使更多的空氣參與到壁面冷卻，減少火焰筒壁面的熱負荷，延長火焰筒壽命。