專(zhuān)利名稱(chēng)：一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用導(dǎo)向器和擴(kuò)壓器一體化結(jié)構(gòu)的燃?xì)廨啓C(jī)全環(huán)燃燒室，適用于燃燒室進(jìn)出口切向氣流條件，簡(jiǎn)化燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證在寬廣工作范圍內(nèi)的穩(wěn)定高效燃燒。
背景技術(shù)：
從常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的氣動(dòng)布局來(lái)看，主要是以軸向流動(dòng)為主。但是，無(wú)論是軸流式壓氣機(jī)還是離心式壓氣機(jī)，其出口氣流均帶有強(qiáng)烈的切向旋流分量，對(duì)常規(guī)燃燒室而言，都必須配有進(jìn)口消旋導(dǎo)向器，隨后再利用擴(kuò)壓器進(jìn)行擴(kuò)壓降速，才能成功組織燃燒并保證燃燒室的性能。如果不把氣流方向折轉(zhuǎn)為軸向，直接進(jìn)入擴(kuò)壓器，會(huì)加大氣流切向角度，給擴(kuò)壓器的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)帶來(lái)非常大的困難，壓力損失很大。另外，常規(guī)燃燒室出口燃?xì)獯蠖嗖痪邆淝邢騽?dòng)量，但為了利用高溫燃?xì)鉀_擊渦輪產(chǎn)生軸功則要求其具有切向分量，并且希望該切向分量足夠的大，這就需要渦輪導(dǎo)向器來(lái)疏導(dǎo)燃?xì)猱a(chǎn)生切向速度。如此看來(lái)，從壓氣機(jī)出口到渦輪進(jìn)口之間，為了滿(mǎn)足常規(guī)燃燒室正常加溫工作并保證燃燒性能，不得不添加兩級(jí)導(dǎo)向器，必然增加發(fā)動(dòng)機(jī)不必要的長(zhǎng)度和重量，使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，并且導(dǎo)向器內(nèi)的氣流摩擦與轉(zhuǎn)折會(huì)導(dǎo)致一定的氣動(dòng)損失，這亦降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。
此外，迫于航空燃?xì)廨啓C(jī)的尺寸和重量減小的壓力，常規(guī)燃燒室的長(zhǎng)度也隨之大大縮短，而燃油的霧化、蒸發(fā)、摻混以及燃燒均沿軸向進(jìn)行，過(guò)短的燃燒室長(zhǎng)度勢(shì)必會(huì)影響到燃燒效率和出口溫度分布。而且，常規(guī)燃燒室中的軸向燃燒組織形式使壓氣機(jī)出口氣流的切向動(dòng)量沒(méi)有很好的加以利用，這在先進(jìn)燃燒室技術(shù)中需要考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，
將壓氣機(jī)導(dǎo)向器與燃燒室擴(kuò)壓器合二為一，允許來(lái)流空氣具有切向動(dòng)量，并且燃燒室內(nèi)可沿
切向組織燃燒，為渦輪驅(qū)動(dòng)提供切向動(dòng)量，從而簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，減輕重量。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在燃燒室擴(kuò)壓器內(nèi)放置導(dǎo)向葉片，實(shí)現(xiàn)
氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)的耦合，既控制切向來(lái)流方向，又進(jìn)行擴(kuò)壓降速；導(dǎo)向擴(kuò)壓器置于火焰筒擴(kuò)壓通道內(nèi)，火焰筒出口與機(jī)匣出口固定聯(lián)接；擴(kuò)壓器外分級(jí)器和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過(guò)沿周向均勻布置的多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片拼接固定，構(gòu)成導(dǎo)向擴(kuò)壓器；燃燒室采用分級(jí)燃燒，預(yù)燃級(jí)噴油嘴插入火焰筒為預(yù)燃級(jí)供燃料，主燃級(jí)噴油嘴插入火焰筒內(nèi)的導(dǎo)向擴(kuò)壓器為主燃級(jí)供給燃料；導(dǎo)向擴(kuò)壓器將主燃級(jí)氣流在周向和徑向上分成多股直接進(jìn)入火焰筒主燃區(qū)，利用導(dǎo)向葉片和分級(jí)器所形成的通道擴(kuò)壓降速，允許切向流入和流出，出口突擴(kuò)形成局部低速區(qū)和聯(lián)焰區(qū)；燃燒室采用分級(jí)燃燒；主燃級(jí)氣流可具有一定切向角度，實(shí)現(xiàn)主燃級(jí)的切向穩(wěn)定燃燒；主燃級(jí)燃料通過(guò)插入導(dǎo)向擴(kuò)壓器流道內(nèi)的主燃級(jí)噴油嘴供入，可實(shí)現(xiàn)短距離霧化、蒸發(fā)和摻混；預(yù)燃級(jí)采用駐渦燃燒技術(shù)。
具體實(shí)現(xiàn)如下 一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，采用全環(huán)燃燒室結(jié)構(gòu)，由機(jī)匣、火焰筒、導(dǎo)向擴(kuò)壓器、預(yù)燃級(jí)噴油嘴和主燃級(jí)噴油嘴構(gòu)成，導(dǎo)向擴(kuò)壓器置于火焰筒的火焰筒擴(kuò)壓通道內(nèi)，火焰筒的出口與機(jī)匣的出口固定聯(lián)接，預(yù)燃級(jí)噴油嘴插入火焰筒內(nèi)為預(yù)燃區(qū)供燃料，主燃級(jí)噴油嘴插入火焰筒內(nèi)的導(dǎo)向擴(kuò)壓器中為主燃區(qū)供給燃料；所述的導(dǎo)向擴(kuò)壓器由擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片，擴(kuò)壓器外分級(jí)器和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器構(gòu)成，擴(kuò)壓器外分級(jí)器和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器均采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，擴(kuò)壓器外分級(jí)器直徑大于擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器，通過(guò)沿周向均勻布置的多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片拼接固定；所述的機(jī)匣的機(jī)匣擴(kuò)壓通道和火焰筒的火焰筒擴(kuò)壓通道共同將燃燒室進(jìn)口氣流分成外環(huán)腔氣流，內(nèi)環(huán)腔氣流與主燃級(jí)氣流；所述的導(dǎo)向擴(kuò)壓器通過(guò)多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片，擴(kuò)壓器外分級(jí)器和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器將主燃級(jí)氣流在周向和徑向上分成多股直接進(jìn)入火焰筒的主燃區(qū)，利用擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片、擴(kuò)壓器外分級(jí)器和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器所形成的通道擴(kuò)壓降速，同時(shí)控制切向旋流方向，允許切向流入和流出，出口突擴(kuò)形成局部低速區(qū)和聯(lián)焰區(qū)，保證主燃區(qū)的穩(wěn)定燃燒；所述的火焰筒內(nèi)采用分級(jí)燃燒，包括主燃區(qū)和預(yù)燃區(qū)，可根據(jù)工作狀態(tài)選擇預(yù)燃區(qū)單獨(dú)工作或主燃區(qū)和預(yù)燃區(qū)一起工作；所述的主燃區(qū)可實(shí)現(xiàn)切向穩(wěn)定燃燒，燃燒室出口燃?xì)饩哂星邢騽?dòng)量，可用于驅(qū)動(dòng)渦輪；主燃級(jí)噴油嘴直接將主燃級(jí)燃料射入主燃級(jí)氣流，在導(dǎo)向擴(kuò)壓器內(nèi)實(shí)現(xiàn)短距離霧化蒸發(fā)摻混，為主燃區(qū)提供摻混均勻的可燃混氣，降低污染排放；所述的預(yù)燃區(qū)采用駐渦燃燒技術(shù)，保證寬的穩(wěn)定工作范圍，預(yù)燃區(qū)位于預(yù)燃級(jí)空腔內(nèi)，預(yù)燃區(qū)出口采用收縮預(yù)燃級(jí)出口喉道，使預(yù)燃級(jí)燃?xì)庠谥魅紖^(qū)內(nèi)具有較好的穿透深度，確保燃燒室出口溫度分布。
所述的預(yù)燃區(qū)燃料與空氣當(dāng)量比0. 6 2. 0。
所述的預(yù)燃級(jí)出口喉道的面積是預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣面積的1. 5 3倍。
所述的擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片個(gè)數(shù)20 120片。
所述的擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片的切向角度大小為O。 75° 。
所述的主燃級(jí)噴油嘴采用直射式的主燃級(jí)噴油嘴噴油孔，適用于噴射氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料以及超臨界態(tài)燃料，與主燃級(jí)氣流形成當(dāng)量比0. 6 0. 8的預(yù)混可燃?xì)狻?br> 所述的主燃區(qū)和預(yù)燃區(qū)空氣流量分配比例1.5:1 4:1，燃油分配比例1:1 3. 8:1。所述的機(jī)匣擴(kuò)壓器出口高度是燃燒室進(jìn)口高度的1.5 3倍，火焰筒擴(kuò)壓器出口高度是火焰筒擴(kuò)壓器進(jìn)口高度的L2 3.5倍。本發(fā)明的原理如下燃燒室采用分級(jí)燃燒，低狀態(tài)時(shí)只有預(yù)燃級(jí)工作，大狀態(tài)時(shí)主燃級(jí)和預(yù)燃級(jí)一起工作。利用機(jī)匣擴(kuò)壓通道和火焰筒擴(kuò)壓通道共同將燃燒室進(jìn)口氣流分成外環(huán)腔氣流，內(nèi)環(huán)腔氣流與主燃級(jí)氣流。導(dǎo)向擴(kuò)壓器的導(dǎo)向葉片進(jìn)出口均有一定的切向角度，允許燃燒室進(jìn)口氣流以一定切向角度進(jìn)入擴(kuò)壓通道。主燃級(jí)氣流在導(dǎo)向擴(kuò)壓器中進(jìn)行導(dǎo)向擴(kuò)壓，保證了進(jìn)入主燃區(qū)時(shí)既有可控的切向角度又能擴(kuò)壓降速，達(dá)到燃燒室高效穩(wěn)定低損失燃燒要求。同時(shí)在擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片和擴(kuò)壓器內(nèi)外分級(jí)器后均有形成局部回流低速區(qū)，穩(wěn)定主燃級(jí)燃燒。預(yù)燃級(jí)采用駐渦燃燒技術(shù)，為整個(gè)燃燒室空間提供非常穩(wěn)定的高溫?zé)嵩春忘c(diǎn)火源，通過(guò)收縮出口進(jìn)入主燃區(qū)引燃主燃級(jí)，并具有較好的穿透深度，與主燃級(jí)氣流摻混良好，具有寬的穩(wěn)定工作范圍和均勻的出口溫度分布。主燃級(jí)是壓氣機(jī)部分來(lái)流通過(guò)導(dǎo)向擴(kuò)壓器直接進(jìn)入火焰筒，利用導(dǎo)向擴(kuò)壓器出口突擴(kuò)形成局部低速區(qū)和聯(lián)焰區(qū)，在預(yù)燃級(jí)的幫助下在主燃區(qū)內(nèi)完成燃燒；由于導(dǎo)向擴(kuò)壓器來(lái)流具有一定的切向速度，因此主燃級(jí)可以利用切向動(dòng)量在切向上組織燃燒，并將切向動(dòng)量一直保持到燃燒室出口，從而簡(jiǎn)化甚至消除渦輪導(dǎo)向器。主燃級(jí)燃料在導(dǎo)向擴(kuò)壓體流道內(nèi)供入，為主燃區(qū)提供均勻的油氣摻混物，在穩(wěn)定的預(yù)燃級(jí)協(xié)助下可完成貧油燃燒，降低燃燒室污染排放。經(jīng)過(guò)理論分析和研究發(fā)現(xiàn)，該燃燒室具有寬的穩(wěn)定工作范圍和低的污染排放，可使燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)和尺寸得到簡(jiǎn)化和縮小，更加緊湊，利于提高推重比。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)如下
(1) 燃燒室進(jìn)口導(dǎo)流和擴(kuò)壓在導(dǎo)向擴(kuò)壓器內(nèi)同時(shí)完成，允許壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子出口氣流直接進(jìn)入燃燒室，能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)緊湊化；
(2) 導(dǎo)向擴(kuò)壓器出口氣流具有一定切向動(dòng)量，在燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)切向旋流燃燒，利于實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定燃燒，并且摻混強(qiáng)烈，保證出口溫度分布，同時(shí)為渦輪提供切向預(yù)旋，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化燃燒室與渦輪匹配結(jié)構(gòu)；
(3) 駐渦燃燒預(yù)燃級(jí)具備良好的燃燒穩(wěn)定性，配以預(yù)燃級(jí)收縮出口，使預(yù)燃級(jí)高溫燃?xì)庠谥魅技?jí)中具有較深的穿透深度，保證主燃級(jí)穩(wěn)定燃燒，在整個(gè)工作范圍內(nèi)擁有良好的出口溫度分布；
(4) 主燃級(jí)燃油在導(dǎo)向擴(kuò)壓器內(nèi)噴射摻混，為主燃級(jí)燃燒提供均勻的預(yù)混氣，可實(shí)現(xiàn)貧油燃燒，降低污染排放；
(5) 主燃級(jí)燃料適應(yīng)性強(qiáng)，既可供氣體燃料和液體燃料，也可供超臨界燃料，在發(fā)動(dòng)機(jī)污染控制和熱管理方面均有應(yīng)用前景。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視6圖2是機(jī)匣結(jié)構(gòu)示意圖3是火焰筒結(jié)構(gòu)示意圖4是導(dǎo)向擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)前視圖5是導(dǎo)向擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖6是導(dǎo)向擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)立體圖及局部放大圖7是主燃級(jí)噴油嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)是燃燒室進(jìn)口氣流，2是燃燒室出口燃?xì)猓?是外環(huán)腔氣流，4是內(nèi)環(huán)腔氣流，5 是主燃級(jí)氣流，6是預(yù)燃級(jí)氣流，7是預(yù)燃級(jí)燃?xì)猓?是預(yù)燃級(jí)燃油噴霧，9是機(jī)匣，10是火 焰筒，ll是導(dǎo)向擴(kuò)壓器，12是if燃級(jí)噴油嘴，13是主燃級(jí)噴油嘴，14是預(yù)燃區(qū)，15是主燃 區(qū)，16是外機(jī)匣，17是內(nèi)機(jī)匣，18是主燃級(jí)噴油嘴安裝孔，19是主燃級(jí)噴油嘴安裝座，20 是預(yù)燃級(jí)噴油嘴安裝孔，21是預(yù)燃級(jí)噴油嘴安裝座，22是機(jī)匣擴(kuò)壓通道，23是燃燒室進(jìn)口 高度，24是機(jī)匣擴(kuò)壓器出口高度，25是外火焰筒，26是內(nèi)火焰筒，27是主燃級(jí)噴油嘴插入 孔，28是預(yù)燃級(jí)空腔，29是預(yù)燃級(jí)噴油嘴插入孔，30是預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣孔，31是預(yù)燃級(jí)出口喉 道，32是火焰筒擴(kuò)壓通道，33是火焰筒擴(kuò)壓器進(jìn)口高度，34是火焰筒擴(kuò)壓器出口高度，35 是預(yù)燃級(jí)出口喉道高度，36是擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片，37是擴(kuò)壓器外分級(jí)器，38是擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí) 器，39是導(dǎo)向葉片出油孔，40是主燃級(jí)導(dǎo)葉寬度，41是主燃級(jí)外分級(jí)器寬度，42是主燃級(jí) 內(nèi)分級(jí)器寬度，43是主燃級(jí)外進(jìn)氣高度，44是主燃級(jí)中間進(jìn)氣高度，45是主燃級(jí)內(nèi)進(jìn)氣高 度，46是擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片切向角度，47是主燃級(jí)噴油嘴噴油孔。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，該發(fā)明結(jié)構(gòu)上主要由機(jī)匣9、火焰筒IO、導(dǎo)向擴(kuò)壓器ll、預(yù)燃級(jí)噴油嘴 12以及主燃級(jí)噴油嘴13組成。進(jìn)口氣流l由壓氣機(jī)提供，具有一定切向角度，在徑向上分 為外環(huán)腔氣流3，內(nèi)環(huán)腔氣流4與主燃級(jí)氣流5。外環(huán)腔氣流3主要為外火焰筒冷卻和預(yù)燃 級(jí)空氣量。內(nèi)環(huán)腔氣流4為內(nèi)火焰筒冷卻用氣。預(yù)燃級(jí)氣流6進(jìn)入預(yù)燃區(qū)14形成駐渦氣流， 與預(yù)燃級(jí)噴油嘴12提供的預(yù)燃級(jí)燃油噴霧8摻混，形成當(dāng)量比0.6 2.0的混合氣，在預(yù)燃 區(qū)14內(nèi)形成駐渦燃燒，預(yù)燃級(jí)燃?xì)?以高流速射入主燃區(qū)15，為主燃級(jí)燃燒提供高溫穩(wěn)火 源，并且與主燃級(jí)氣流5具有良好的摻混，保證了整個(gè)燃燒室出口燃?xì)?的溫度分布。主燃 級(jí)氣流5在導(dǎo)向擴(kuò)壓器11中進(jìn)行導(dǎo)向擴(kuò)壓，保證了進(jìn)入主燃區(qū)15時(shí)既有可控的切向角度又 能擴(kuò)壓降速，同時(shí)可在導(dǎo)向擴(kuò)壓器11后形成局部回流低速區(qū)，穩(wěn)定燃燒。主燃級(jí)燃料通過(guò) 主燃級(jí)噴油嘴13直接橫向射入主燃級(jí)氣流5，在導(dǎo)向擴(kuò)壓器ll內(nèi)完成霧化、蒸發(fā)、摻混， 為主燃區(qū)15提供摻混均勾的可燃?xì)?，?dāng)量比0.6 0.8，保證低的污染排放。
如圖2所示，機(jī)匣9由外機(jī)匣16和內(nèi)機(jī)匣17構(gòu)成，并且為燃燒室進(jìn)口氣流l提供了機(jī)匣擴(kuò)壓通道22。主燃級(jí)噴油嘴13通過(guò)主燃級(jí)噴油嘴安裝孔18進(jìn)入燃燒室，在主燃級(jí)噴油 嘴安裝座19上安裝密封。預(yù)燃級(jí)噴油嘴12則通過(guò)預(yù)燃級(jí)噴油嘴安裝孔20進(jìn)入燃燒室，在 預(yù)燃級(jí)噴油嘴安裝座21上安裝密封。根據(jù)擴(kuò)壓性能要求，機(jī)匣擴(kuò)壓器出口高度24是燃燒室 進(jìn)口高度23的L5 3倍。
火焰筒10由外火焰筒25和內(nèi)火焰筒26組成，在上游氣流進(jìn)口處形成火焰筒擴(kuò)壓通道 32，如圖3所示。該火焰筒熱防護(hù)可采用多斜孔冷卻技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。在外火焰筒 25上突出一個(gè)預(yù)燃級(jí)空腔28，為預(yù)燃級(jí)提供燃燒空間。預(yù)燃級(jí)氣流6通過(guò)預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣孔30 為預(yù)燃區(qū)14提供燃燒空氣，預(yù)燃級(jí)噴油嘴12從預(yù)燃級(jí)噴油嘴插入孔29向預(yù)燃區(qū)14噴入燃 油。為了增加預(yù)燃級(jí)燃?xì)?在主燃區(qū)中的穿透深度，釆用了預(yù)燃級(jí)出口喉道31，使預(yù)燃級(jí)燃 氣在此處收縮出射，并且將整個(gè)火焰筒空氣壓力降在此處分配給預(yù)燃級(jí)和主燃級(jí)。主燃級(jí)和 預(yù)燃級(jí)的空氣流量分配比例為1.5:1 4:1。主燃級(jí)噴油嘴13可從主燃級(jí)噴油嘴插入孔27 進(jìn)入火焰筒。根據(jù)主燃級(jí)氣流5的擴(kuò)壓性能和主燃區(qū)15的容積要求，火焰筒擴(kuò)壓器出口高 度34是火焰筒擴(kuò)壓器進(jìn)口高度33的1. 2 3. 5倍。預(yù)燃級(jí)出口喉道高度35可根據(jù)預(yù)燃級(jí)燃 氣7流量以及速度確定，其出口面積是預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣面積的1. 5 3倍。
如圖4，圖5和圖6所示，導(dǎo)向擴(kuò)壓器ll由多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片36，擴(kuò)壓器外分級(jí)器 37和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器38構(gòu)成，為了減輕重量，它們加工成空心結(jié)構(gòu)，并焊接成行與火焰筒 10焊接在一起。擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片36個(gè)數(shù)20 120片，將主燃級(jí)氣流5在周向上分為很多股， 并且擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片切向角度46范圍0° ~75° ，可適應(yīng)進(jìn)口氣流切向旋流，并且以切向角 度進(jìn)入火焰筒主燃區(qū)，沿切向燃燒，可為渦輪提供切向動(dòng)量。擴(kuò)壓器外分級(jí)器37和擴(kuò)壓器 內(nèi)分級(jí)器38又將主燃級(jí)氣流5在徑向上分成3股。主燃級(jí)導(dǎo)葉寬度40，主燃級(jí)外分級(jí)器寬 度41和主燃級(jí)內(nèi)分級(jí)器寬度42保證了主燃級(jí)氣流進(jìn)入主燃區(qū)15時(shí)突擴(kuò)形成局部回流低速 區(qū)，幫助聯(lián)焰穩(wěn)定燃燒。為了保證主燃級(jí)氣流5的流出速度，主燃級(jí)外進(jìn)氣高度43，主燃級(jí) 中間進(jìn)氣高度44與主燃級(jí)內(nèi)進(jìn)氣高度45是需要控制的。主燃級(jí)燃油將從導(dǎo)向葉片出油孔39 橫向射入導(dǎo)向擴(kuò)壓器11的主燃級(jí)氣流5中迅速與空氣霧化蒸發(fā)摻混。主燃級(jí)燃油是從主燃 級(jí)噴油嘴13上的主燃級(jí)噴油嘴噴油孔47噴出的，如圖7所示，主燃級(jí)噴油嘴13的個(gè)數(shù)與 擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片36相同，通過(guò)主燃級(jí)噴油嘴插入孔27插入空心的擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片36內(nèi)。 主燃級(jí)噴油嘴噴油孔47為簡(jiǎn)單的直射孔，適用于氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料以及超臨界態(tài)燃料， 使該燃燒室具有非常寬廣的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1、一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于采用全環(huán)燃燒室結(jié)構(gòu)，由機(jī)匣(9)、火焰筒(10)、導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)、預(yù)燃級(jí)噴油嘴(12)和主燃級(jí)噴油嘴(13)構(gòu)成，導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)置于火焰筒(10)的火焰筒擴(kuò)壓通道(32)內(nèi)，火焰筒(10)的出口與機(jī)匣(9)的出口固定聯(lián)接，預(yù)燃級(jí)噴油嘴(12)插入火焰筒(10)內(nèi)為預(yù)燃區(qū)(14)供燃料，主燃級(jí)噴油嘴(13)插入火焰筒(10)內(nèi)的導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)中為主燃區(qū)(15)供給燃料；所述的導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)由擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片(36)，擴(kuò)壓器外分級(jí)器(37)和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器(38)構(gòu)成，擴(kuò)壓器外分級(jí)器(37)和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器(38)均采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，擴(kuò)壓器外分級(jí)器(37)直徑大于擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器(38)，通過(guò)沿周向均勻布置的多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片(36)拼接固定；所述的機(jī)匣(9)的機(jī)匣擴(kuò)壓通道(22)和火焰筒(10)的火焰筒擴(kuò)壓通道(32)共同將燃燒室進(jìn)口氣流(1)分成外環(huán)腔氣流(3)，內(nèi)環(huán)腔氣流(4)與主燃級(jí)氣流(5)；所述的導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)通過(guò)多片擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片(36)，擴(kuò)壓器外分級(jí)器(37)和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器(38)將主燃級(jí)氣流(5)在周向和徑向上分成多股直接進(jìn)入火焰筒(10)的主燃區(qū)(15)，利用擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉片(36)、擴(kuò)壓器外分級(jí)器(37)和擴(kuò)壓器內(nèi)分級(jí)器所形成的通道擴(kuò)壓降速，同時(shí)控制切向旋流方向，允許切向流入和流出，出口突擴(kuò)形成局部低速區(qū)和聯(lián)焰區(qū)，保證主燃區(qū)(15)的穩(wěn)定燃燒；所述的火焰筒(10)內(nèi)采用分級(jí)燃燒，包括主燃區(qū)(15)和預(yù)燃區(qū)(14)，可根據(jù)工作狀態(tài)選擇預(yù)燃區(qū)單獨(dú)工作或主燃區(qū)和預(yù)燃區(qū)一起工作；所述的主燃區(qū)(15)可實(shí)現(xiàn)切向穩(wěn)定燃燒，燃燒室出口燃?xì)?2)具有切向動(dòng)量，用于驅(qū)動(dòng)渦輪；主燃級(jí)噴油嘴(13)直接將主燃級(jí)燃料射入主燃級(jí)氣流(5)，在導(dǎo)向擴(kuò)壓器(11)內(nèi)實(shí)現(xiàn)短距離霧化蒸發(fā)摻混，為主燃區(qū)(15)提供摻混均勻的可燃混氣；所述的預(yù)燃區(qū)(14)采用駐渦燃燒技術(shù)，預(yù)燃區(qū)(14)位于預(yù)燃級(jí)空腔(28)內(nèi)，預(yù)燃區(qū)(14)出口采用收縮預(yù)燃級(jí)出口喉道(31)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的預(yù)燃區(qū)(14) 燃料與空氣當(dāng)量比0. 6 2. 0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的預(yù)燃級(jí)出口喉 道(31)的面積是預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣面積的1. 5 3倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉 片(36)個(gè)數(shù)20 120片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的擴(kuò)壓器導(dǎo)向葉 片(36)的切向角度(46)大小為O。 75° 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的主燃級(jí)噴油嘴(13)采用直射式的主燃級(jí)噴油嘴噴油孔(47)，適用于噴射氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料以及超臨界態(tài)燃料，與主燃級(jí)氣流(5)形成當(dāng)量比0.6 0.8的預(yù)混可燃?xì)狻?br> 7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的主燃區(qū)(15)和預(yù)燃區(qū)(14)空氣流量分配比例1.5:1 4:1，燃油分配比例1: 1 3. 8:1。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室，其特征在于所述的機(jī)庫(kù).擴(kuò)壓器出口高度(24)是燃燒室進(jìn)口高度(23)的1.5 3倍，火焰筒擴(kuò)壓器出口高度(34)是火焰筒擴(kuò)壓器進(jìn)口高度(33)的1.2 3.5倍。
全文摘要
一體化擴(kuò)壓導(dǎo)向燃燒室采用全環(huán)燃燒室結(jié)構(gòu)，主要由機(jī)匣、火焰筒和導(dǎo)向擴(kuò)壓器構(gòu)成；導(dǎo)向擴(kuò)壓器實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)的耦合，既控制切向來(lái)流方向，又進(jìn)行擴(kuò)壓降速，形成局部回流低速區(qū)，利于聯(lián)焰和切向穩(wěn)定燃燒；采用分級(jí)燃燒，可根據(jù)工作狀態(tài)選擇預(yù)燃級(jí)單獨(dú)工作和主預(yù)燃級(jí)一起工作；預(yù)燃級(jí)利用駐渦燃燒技術(shù)穩(wěn)定工作，通過(guò)收縮出口進(jìn)入主燃區(qū)引燃主燃級(jí)，為主燃級(jí)提供穩(wěn)定點(diǎn)火源；主燃級(jí)燃料在導(dǎo)向擴(kuò)壓器中射入主燃級(jí)氣流，實(shí)現(xiàn)短距離霧化蒸發(fā)摻混，為主燃區(qū)提供摻混均勻的可燃混氣；該發(fā)明允許壓氣機(jī)切向旋流直接進(jìn)入燃燒室，實(shí)現(xiàn)切向高效穩(wěn)定燃燒，污染排放低，又為渦輪驅(qū)動(dòng)提供預(yù)旋，可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)緊湊化。
文檔編號(hào)F23R3/58GK101650038SQ20091009063
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者弛 張, 林宇震, 許全宏, 偉 高 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)