[發(fā)明專利]一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211291686.5
• 申請(qǐng)日: 2022-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN115628465A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范瑋;羅睿;付意;史鵬宇;王之聲;江金濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F23R3/38
• 分類號(hào): F23R3/38;F23R3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為解決燃燒室高油氣比燃燒帶來的頭部強(qiáng)度下降和熱燒蝕問題，本發(fā)明提出了一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，包括增加套筒冷卻孔的旋流器及將冷卻孔板與擋焰板合并后的新型擋焰板結(jié)構(gòu)。按本發(fā)明中表述的正確構(gòu)型布置，可以實(shí)現(xiàn)高溫升燃燒室高油氣比燃燒的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了頭部較好的冷卻效果和較強(qiáng)的機(jī)械性能。本發(fā)明可以解決高溫升燃燒室在燃燒組織過程中易出現(xiàn)的熱燒蝕問題，采用復(fù)合擋焰板和增加冷卻通道套筒的形式強(qiáng)化了頭部的冷卻能力，簡(jiǎn)化了頭部結(jié)構(gòu)，可延長(zhǎng)頭部使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，是一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型

背景技術(shù)

高溫升燃燒室是一種未來高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)所采用的先進(jìn)燃燒組織結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)高油氣比下的高效、穩(wěn)定燃燒，以滿足未來高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比的需求。高溫升燃燒室屬于先進(jìn)燃燒技術(shù)，近年來，很多國(guó)家均在積極開展相關(guān)研究。

雖然高溫升燃燒室極具應(yīng)用前景，能夠最大程度地發(fā)揮燃燒室燃燒釋熱的功能，但是高溫升燃燒需要在燃燒室頭部附近形成高油氣比燃燒，甚至接近化學(xué)恰當(dāng)燃燒，這就導(dǎo)致了燃燒室頭部結(jié)構(gòu)需要承受高溫?zé)岘h(huán)境的考驗(yàn)。設(shè)計(jì)高溫升燃燒室頭部構(gòu)型時(shí)考慮合理的冷卻結(jié)構(gòu)，在滿足高油氣比下高效燃燒的同時(shí)，也能夠在高溫燃燒環(huán)境下維持良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能，這也是高溫升燃燒室向工程應(yīng)用推進(jìn)必須解決的技術(shù)瓶頸之一。

擋焰板是燃燒室頭部結(jié)構(gòu)之一，其由氣膜冷卻層和擋焰層雙層構(gòu)成。擋焰板既起到了支撐旋流器的作用，還阻止火焰回傳進(jìn)入火焰筒頭部上游，在高溫升燃燒室內(nèi)擋焰板所承受的熱沖擊作用更強(qiáng)，必須設(shè)計(jì)冷卻效果更優(yōu)異的擋焰板結(jié)構(gòu)才能滿足高溫升燃燒室穩(wěn)定高效燃燒的需求。

發(fā)明內(nèi)容

設(shè)計(jì)高溫升燃燒室頭部構(gòu)型在滿足高油氣比下高效燃燒的同時(shí)，也能夠在高溫燃燒環(huán)境下維持良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)性能是實(shí)現(xiàn)高溫升燃燒室高效穩(wěn)定燃燒的關(guān)鍵問題。為解決燃燒室高油氣比燃燒帶來的頭部強(qiáng)度下降和熱燒蝕問題，本發(fā)明提出了一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，包括增加套筒冷卻孔的旋流器及將冷卻孔板與擋焰板合并后的新型擋焰板結(jié)構(gòu)。按本發(fā)明中表述的正確構(gòu)型布置，可以實(shí)現(xiàn)高溫升燃燒室高油氣比燃燒的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了頭部較好的冷卻效果和較強(qiáng)的機(jī)械性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

1.一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，包括增加套筒冷卻孔的旋流器及將冷卻孔板與擋焰板合并后的新型擋焰板結(jié)構(gòu)。如圖1所示：一級(jí)渦流器1、二級(jí)渦流器2、文氏管3、上支板4、下支板5、復(fù)合擋焰板6、套筒7，各子特征組合形成頭部構(gòu)型。雙級(jí)渦流器與文氏管的結(jié)構(gòu)是通過燃燒室后的氣流形成穩(wěn)定的回流區(qū)，上支板3和下支板5預(yù)留通孔便于與燃燒室內(nèi)外機(jī)匣進(jìn)行匹配安裝，帶冷卻孔的套筒7和復(fù)合擋焰板6是解決火焰筒頭部發(fā)生熱燒蝕問題的關(guān)鍵方案。

2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，其特征在于：雙級(jí)軸向渦流器作為旋流穩(wěn)焰裝置，大部分氣量由此進(jìn)入高溫升燃燒室頭部，在高溫升燃燒室頭部形成穩(wěn)定回流區(qū)使可燃混氣穩(wěn)定參與燃燒。

3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，其特征在于：取消了火焰筒頭部的冷卻孔板和擋焰板，而采用符合擋焰板來替代，這種新的方式既簡(jiǎn)化了頭部結(jié)構(gòu)，又增加了火焰筒頭部的機(jī)械強(qiáng)度。

4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒室的頭部構(gòu)型，其特征在于：復(fù)合擋焰板頭部同時(shí)采用了兩種冷卻結(jié)構(gòu)，第一種采用與冷卻孔板一致的氣膜冷卻孔結(jié)構(gòu)，這種冷卻孔保證通過符合擋焰板的冷卻氣量在合理范圍，同時(shí)冷卻小孔孔徑小于可燃混氣燃燒的猝熄距離，避免頭部回火現(xiàn)象的產(chǎn)生；第二種冷卻結(jié)構(gòu)為凹槽式冷卻板，這種冷卻結(jié)構(gòu)使得冷卻空氣直接參與擋焰板的冷卻，并增大了擋焰板的冷卻面積，兩種冷卻結(jié)構(gòu)的協(xié)同冷卻作用使得火焰筒頭部在高油氣比下組織燃燒時(shí)依因頭部冷卻不佳導(dǎo)致的熱燒蝕現(xiàn)象。