本發(fā)明屬于加力燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動(dòng)狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

加力燃燒室是現(xiàn)代航空燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件，主要在軍用飛機(jī)上為加大發(fā)動(dòng)機(jī)推力、增強(qiáng)飛機(jī)機(jī)動(dòng)性而短時(shí)使用。使用加力燃燒室，能夠避免因使用較大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)而使飛機(jī)的迎風(fēng)面積和質(zhì)量增加。

加力燃燒室利用燃?xì)庵械氖Ｓ嘌鯕庵匦聡娙肴加瓦M(jìn)行在燃燒，通過提高氣溫以及氣流流速來提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力。開啟加力燃燒室可使飛機(jī)的最大推力提高50％左右，但是，極高的耗油率使得加力燃燒室只能在飛機(jī)起飛、爬升或戰(zhàn)斗中短暫使用。加力燃燒室中惡劣的燃燒環(huán)境也給燃燒帶來很大困難。其中最主要的原因，是加力燃燒室中氣流速度過大，相比主燃燒室的進(jìn)口氣流速度，加力燃燒室的進(jìn)氣速度可達(dá)到主燃燒室的2～3倍(350m/s～450m/s)。而如何能夠在高速的氣流中點(diǎn)火，并穩(wěn)定燃燒，將決定一個(gè)加力燃燒室的性能，進(jìn)而影響整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

主燃燒室中，大多燃燒室采用旋流器來降低氣流速度，旋流器的工作原理是：在氣流通過旋流器后，氣流旋轉(zhuǎn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，并向外側(cè)擴(kuò)張，外側(cè)氣流速度增加，對(duì)中心氣流有卷吸作用，從而導(dǎo)致中心氣壓降低；隨著氣流向后運(yùn)動(dòng)，速度逐漸降低，中心氣壓逐漸升高，從而在火焰筒中心產(chǎn)生逆壓梯度，氣體發(fā)生回流。由于回流的產(chǎn)生，在燃燒室中產(chǎn)生了低速區(qū)，從而為火焰穩(wěn)定燃燒提供了條件。

本方案在加力燃燒室中加入旋流器，從而能夠產(chǎn)生回流區(qū)有效提高火焰穩(wěn)定燃燒區(qū)域，同時(shí)，旋流器能夠使燃油霧化更加徹底，從而保證加力燃燒室的燃燒效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是加力燃燒室中一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動(dòng)狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案在加力燃燒室中部加裝6個(gè)旋流器，能夠在加力燃燒室中產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而能夠最大程度的降低氣流速度，保證加力燃燒室的穩(wěn)定燃燒。同時(shí)，旋流結(jié)構(gòu)相對(duì)v形槽等鈍體火焰穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能夠有效降低壓力損失。旋流氣流能夠?qū)θ加彤a(chǎn)生剪切作用，使燃油霧化更加徹底，從而能夠使燃燒更加充分。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動(dòng)狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)，在加力燃燒室入口位置采用一層整流支板，支板高度為加力燃燒室入口高度的1/3～1/2。在加力尾椎中部采用漸擴(kuò)的擴(kuò)壓段入口，擴(kuò)張角度為10°～20°，偏角應(yīng)小于該位置所對(duì)應(yīng)加力尾椎的壁面角度。加力尾椎尾部設(shè)置旋流器，在環(huán)形擋板上設(shè)置6個(gè)單級(jí)旋流器。其中旋流器葉片偏角為15°～30°，旋流器中心設(shè)置漸擴(kuò)圓形入口，漸擴(kuò)角度為5°～10°。旋流器中心高度為加力燃燒室通道高度的1/5～1/4，一級(jí)葉片高度可設(shè)置略高于旋流器中心高度，旋流器總長度為20mm～50mm，可根據(jù)加力燃燒室大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。旋流器環(huán)形擋板設(shè)置兩排進(jìn)氣孔，第一排進(jìn)氣孔位于環(huán)形擋板上部1/5處，孔與旋流器相間排開，開孔直徑為15mm～20mm，共6個(gè)孔。第二排進(jìn)氣孔位于環(huán)形擋板下部1/3位置，開孔直徑為20～25mm，共6個(gè)孔。

旋流器葉片葉型采用流線型設(shè)計(jì)，其中，葉片頭部采用直徑為1～1.5mm的圓弧，葉身采用半徑為500～1000mm的圓弧，保證旋流葉片的流線型設(shè)計(jì)。

采用本發(fā)明可取得以下有益效果：

1.本發(fā)明采用整流支板加旋流器組合設(shè)計(jì)進(jìn)行氣流減速，能夠產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而保證加力燃燒室內(nèi)部火焰的穩(wěn)定燃燒。

2.采用旋流器結(jié)構(gòu)，能夠有效改變加力燃燒室中氣流流動(dòng)狀態(tài)，并且能夠有效對(duì)燃油進(jìn)行剪切霧化，提高燃油的細(xì)度，從而能夠保證燃油更充分的燃燒。

3.加力燃燒室設(shè)置內(nèi)壁，能夠?qū)恿θ紵冶诿孢M(jìn)行有效冷卻，降低加力燃燒室紅外輻射，從而能夠提高飛機(jī)隱身性能。

附圖說明

圖1：加力燃燒室剖視圖；

圖2：旋流器排布圖；

圖3：旋流器示意圖；

圖4：加力燃燒室立體圖；

圖1中：1-加力燃燒室入口整流支板，2-加力尾椎，3-旋流器，4-中心環(huán)形擋板，加力燃燒外壁，6-加力燃燒室內(nèi)壁

圖2中：1-加力燃燒室外壁，2-加力燃燒室內(nèi)壁，3-旋流器，4-第一排進(jìn)氣孔，5-旋流器中心漸擴(kuò)進(jìn)氣孔，6-第二排進(jìn)氣孔

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供了一種可改變加力燃燒室內(nèi)部氣流流動(dòng)狀態(tài)，增大加力燃燒室回流區(qū)大小，提高燃油霧化細(xì)度，提高火焰穩(wěn)定性的帶旋流器的加力燃燒室結(jié)構(gòu)。圖1為加力燃燒室整體圖，圖2為旋流器排布圖，圖3為旋流器示意圖，圖4為旋流器葉片截面圖。

氣流由進(jìn)入加力燃燒室后，經(jīng)過入口整流支板(圖1中1)，氣流進(jìn)行初步減速，之后通過擴(kuò)壓段(圖1中7)，氣流進(jìn)一步減速，之后氣流通過旋流器(圖1中3)，氣流產(chǎn)生局部旋流，在加力燃燒室后部產(chǎn)生回流區(qū)，同時(shí)燃油通過旋流的作用摻混更加均勻，從而能夠?yàn)榧恿θ紵伊己玫娜紵峁l件。同時(shí)，氣流可通過中心環(huán)形擋板(圖1中4)的兩排進(jìn)氣孔(圖2中4，圖2中6)進(jìn)入氣流，為燃燒提供充足的空氣。氣流在經(jīng)過擴(kuò)壓段時(shí)，分成兩股，其中大部分氣流通過中心通道經(jīng)過減速參與燃燒，另一小部分氣流通過加力燃燒室內(nèi)外壁之間的通道，可以有效冷卻壁面，降低加力燃燒室紅外輻射，從而能夠提高飛機(jī)的隱身性能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種帶旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在加力燃燒室中部加裝6個(gè)旋流器，能夠在加力燃燒室中產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而能夠最大程度的降低氣流速度，保證加力燃燒室的穩(wěn)定燃燒。同時(shí)，在加力尾椎尾部設(shè)置了擴(kuò)張進(jìn)氣段，以及在旋流器中心設(shè)置擴(kuò)張進(jìn)氣孔，通過多種途徑能夠大幅降低加力燃燒后市內(nèi)部氣流流動(dòng)速度，為穩(wěn)定燃燒提供空間。氣流通過旋流器后能夠?qū)θ加彤a(chǎn)生剪切作用，使燃油霧化更加徹底，從而能夠使燃燒更加充分。氣流通過擴(kuò)張進(jìn)氣段后，部分氣流通過加力燃燒室內(nèi)外壁中間通道，能夠有效降低加力燃燒室壁溫，提高飛機(jī)紅外隱身性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張群;李逸飛;申帥;宋亞恒;寇睿;李承鈺;黎超超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.10
技術(shù)公布日：2017.08.25