[發明專利]一種燃燒室火焰筒摻混漏斗

在審

• 申請號: 202310065828.4
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN115978588A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 白瑞強;馬宏宇;郭舒;韓偉東;閆東博;趙傳亮
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/16
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 王偉立

本申請屬于航空燃氣渦輪發動機燃燒室設計領域，特別涉及一種燃燒室火焰筒摻混漏斗，漏斗壁與固定連接在漏斗壁一端兩側的轉接片；漏斗壁包括進口段、過渡段和出口段；進口段內表面形成進口氣流通道，過渡段內表面形成過渡氣流通道，出口段內表面形成出口氣流通道，進口氣流通道、過渡氣流通道與出口氣流通道共同形成使火焰筒壁面外側空氣進入壁面內側的漏斗進氣通道；出口氣流通道中心線相對于氣流通道中心線具有偏斜；漏斗壁上布置有多條貫穿漏斗壁并聯通進口段端面與出口段端面的冷卻通道；通過在漏斗壁上布置多條冷卻通道，可實現對漏斗壁的高效冷卻，從而降低所述摻混漏斗的燒蝕風險，通過設置冷卻通道的形狀與分布方式，加強冷卻效果。

技術領域

本申請屬于航空燃氣渦輪發動機燃燒室設計領域，特別涉及一種燃燒室火焰筒摻混漏斗。

背景技術

航空燃氣渦輪發動機燃燒室是發動機中的一個重要部件，其主要作用是實現燃料的高效燃燒，形成高溫燃氣從而推動渦輪做功。燃燒室性能的優劣直接影響整機性能，其在工作過程中不僅應保證較高的燃燒效率和較低的總壓損失，還應為渦輪提供優良的出口溫度場。燃燒室出口溫度場水平除了與火焰筒頭部燃燒組織模式相關外，主要受摻混空氣量和摻混效果的影響。火焰筒摻混漏斗可以提高摻混射流穿透深度，促進摻混空氣與主流高溫燃氣的混合效果，是燃燒室出口溫度場調節的重要手段之一。現有技術方案燃燒室火焰筒摻混漏斗一般為直筒形結構，如圖5所示，由摻混漏斗進入空氣與火焰筒壁呈90度與主流高溫燃氣進行摻混，主要用于調整燃燒室出口溫度場。隨著航空發動機技術的不斷進步，無論對于先進軍用高溫升燃燒室還是民用低污染燃燒室，都需要更多的燃油在火焰筒頭部區域進行高效燃燒，燃燒室頭部旋流空氣比例隨之逐步提高，旋流空氣比例提高以后，火焰筒可用摻混空氣量降低，且隨著主流高溫燃氣旋流強度增大，傳統火焰筒摻混漏斗采用的垂直進氣模式摻混效果無法較好滿足高溫燃氣的摻混需求，易導致燃燒室出口溫度場惡化，進而影響渦輪壽命。此外，現有技術方案摻混漏斗一般無專門的冷卻設計，火焰筒內高溫易導致摻混漏斗燒蝕。

發明內容

為了解決上述問題，本申請提供了一種燃燒室火焰筒摻混漏斗，包括：

漏斗壁與固定連接在漏斗壁一端兩側的轉接片；

漏斗壁包括進口段、過渡段和出口段；

進口段內表面形成進口氣流通道，過渡段內表面形成過渡氣流通道，出口段內表面形成出口氣流通道，進口氣流通道、過渡氣流通道與出口氣流通道共同形成使火焰筒壁面外側空氣進入壁面內側的漏斗進氣通道；出口氣流通道中心線相對于氣流通道中心線具有偏斜；

漏斗壁上布置有多條貫穿漏斗壁并聯通進口段端面與出口段端面的冷卻通道。

優選的是，出口氣流通道出口面積與進口氣流通道進口面積之比小于1。

優選的是，進口段與出口段均為圓柱筒狀；彎曲管狀的過渡段連接進口段與出口段；過渡段使進口段與出口段的中心線具有夾角。

優選的是，出口氣流通道中心線相對于進口氣流通道中心線的偏斜偏向火焰筒進口方向，偏斜的角度H為5～40度。

優選的是，冷卻通道包括多個，多個所述冷卻通道沿漏斗壁周向分布。

優選的是，冷卻通道的橫截面為圓形、橢圓形或矩形。

優選的是，冷卻通道之間的間距在靠近漏斗壁在燃燒室火焰筒氣體流動方向上的軸線位置處逐漸增大。

優選的是，所述冷卻通道包括沿漏斗壁周向形成的環腔，所述環腔中具有多個支板。

優選的是，冷卻通道為等面積通道或者逐漸收縮通道。

優選的是，進口氣流通道為等面積通道或收縮通道；過渡氣流通道為等面積通道或收縮通道；出口氣流通道為等面積通道或收縮通道。

本申請的優點包括：