加力燃燒室雙層整流支板的製作方法

2023-09-21 01:50:00 4

本發明屬於加力燃燒室領域，具體涉及一種加力燃燒室中前後兩層一體化整流支板，降低氣流速度，增加燃燒室火焰穩定範圍的結構

背景技術：

採用加力燃燒室是提高航空發動機推重比的重要技術手段。然而，加力燃燒室工作環境差，從渦輪出口排除的燃氣溫度高、壓力低、速度高，不利於燃氣在加力燃燒室中點火燃燒。加力燃燒室中點火和組織燃燒但是傳統的加力燃燒室噴油裝置和火焰穩定器直接被安置在加力燃燒室主氣體流路中，不可避免地對堵塞主氣流產生堵塞，造成明顯的總壓損失，尤其是不開加力時的「冷態」下流阻損失較大，導致其耗油率較高，不能長期使用。

第4代戰鬥機對飛機發動機的性能提出了更高要求，使得加力燃燒室的工作環境發生了巨大變化.主要特點是內涵進口氣流溫度極高(達1200K以上)，加力溫度極高(平均加力溫度高達2100～2150K，核心流加力溫度可達2300K)，要求更低的流體損失，更高的燃燒效率和更輕的重量。因此一代新型加力穩定器相繼出現。將加力燃燒室火焰穩定器與渦輪後整流支板和帶氣膜冷卻的加力內錐進行一體化設計，可取消傳統加力燃燒室火焰穩定器，大大減小非加力「冷態」下的流阻損失，縮短加力燃燒室長度，減少附加質量，提高發動機的推重比。

當氣流流經一體化整流支板時，在整流支板尾部的凹腔中產生低壓區，形成局部回流區，從而穩定火焰燃燒。由於整流支板的大小有限，因此整流支板尾部的凹腔提供的回流區大小有限。本次設計的將設計的加力燃燒室雙層整流支板結構，可在加力燃燒室頭部與中部進行兩次氣流的穩定，能夠增加加力燃燒室回流區體積，從而有效提高氣流穩定效果，提高加力燃燒室火焰筒穩定範圍，保證加力燃燒室燃燒效率。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是加力燃燒室中一種雙層整流支板結構。與現有技術相比，該發明主要將加力燃燒室頭部分為前後兩部分，分別設置整流支板，從而能夠增加氣流回流範圍，提高火焰穩定燃燒空間。加力燃燒室後部設置內外涵道，在內涵中設置整流支板，內涵道入口採用擴張結構以降低氣流速度，配合整流支板能夠有效降低氣流速度。

技術方案

本發明的目的在於提供一種加力燃燒室雙層整流支板的頭部結構。

本發明的目的是這樣實現的：

加力燃燒室入口位置採用雙層整流支板，其中第一層整流支板位於加力燃燒室進口位置，支板數量為12個，第一層整流支板與氣流方向以及加力燃燒室壁面垂直。在加力燃燒室尾椎尾部，增加內部套筒，將加力燃燒室分為內外涵道，其中，內套筒壁面高度為加力燃燒室高度的2/3～4/3(即保證內涵進入的空氣較多)，內套筒入口段設置一定角度，角度範圍為10～25°，角度應小於加力尾椎壁面角，從而保證加力燃燒室內涵入口為擴張形狀。內涵道在入口段之後設置第二層整流支板，整流支板數量為12或6個，第二層整流支板垂直與加力內錐壁面垂直。

整流支板葉型均採用流線形設計，整體形狀類似子彈彈頭。其中一二層整流支板形狀基本相同，尺寸如下：第一層整流支板厚度為40～44mm，其中葉型為對稱曲線，其中一側曲線為半徑為2000mm的圓弧的劣弧部分。整流支板頭部曲線為半徑為1.5～2mm的圓弧的劣弧部分，整流支板尾部為半徑為30～32mm圓弧的劣弧部分。第二層整流支板厚度為30～32mm，葉型為對稱曲線，一側曲線為半徑為1000mm的圓弧的劣弧部分，整流支板尾部為半徑為22～23mm圓弧的劣弧部分。整流支板頭部曲線為半徑為1.5～2mm的圓弧的劣弧部分。

採用本發明可取得以下有益效果：

1.本發明採用雙層整流支板的加力燃燒室頭部結構，能夠進行兩次氣流調整，從而能夠提高加力燃燒室內低速氣流區域，從而增加加力燃燒室穩定工作範圍。

2.在加力尾椎尾部的環形擋板將氣流分為兩部分，其中外部氣流有利於加力燃燒室壁面冷卻，內部氣流在第二層整流支板的作用下繼續減速，形成更大的低速回流區域，從而能夠使燃燒更加穩定。

附圖說明

圖1：雙層整流支板加力燃燒室剖視圖；

圖2：雙層整流支板加力燃燒室後視圖；

圖3：雙層整流支板加力燃燒室立圖；

圖4：整流支板葉型示意圖。

圖1中：1-第一層整流支板，2-加力尾椎，3-第二層整流支板，4-內套筒，5-加力燃燒室機匣

具體實施方式

現結合附圖對本發明作進一步描述：

結合圖1、圖2和圖3，本發明提供了一種在加力燃燒室中，可有效降低加力燃燒室入口氣流速度，提高火焰穩定燃燒範圍的雙層整流支板結構。圖1為加力燃燒室剖視圖，圖2為加力燃燒室後視圖，圖3為加力燃燒室立體圖，圖4為整流支板葉型示意圖。

加力燃燒室中，入口氣流速度快，壓力低，高速的氣流將造成點火以及維持火焰穩定燃燒十分困難，因此需要進行加裝降低氣流速度的穩焰裝置，以保證火焰在加力燃燒室中的正常點火燃燒。一般在燃燒室中加裝V形槽火焰穩定器，但由於氣動阻力過大的原因，現將整流支板與V形槽火焰穩定器相結合，形成了整流支板一體化的新型火焰穩定器。整流支板一體化火焰穩定裝置一般加裝在加力燃燒室入口位置，能夠有效減小氣流在加力燃燒室中流動的阻力，同時能夠起到一定的火焰穩定作用。但是由於一體化整流支板尾部V形火焰穩定裝置變小，故在整流支板尾部產生的低速區域相應減小，因此相對於較大的V形槽火焰穩定器，一體化整流支板的穩焰效果是有所下降的。

本發明採用氣流分層的概念，將氣流進入加力燃燒室後，通過第一層整流支板(圖1中1)後，氣流經過一次減速，氣流總體速度有所下降，之後氣流通過內套筒(圖1中4)分為內外兩股，內涵道進氣段採用漸擴入口，從而能夠進一步減緩氣流速度，達到穩定燃燒的目的。同時，在內涵道入口段加裝第二層整流支板，從而能夠最大程度的降低氣流流速。同時，採用一體化整流支板能夠有效降低壓力損失。