噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，該燃燒器利用噴射氣流吸入空氣并利用氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能通過扇形導(dǎo)向隔離器進(jìn)入主燃燒室，吸入的空氣與燃料混合燃燒后形成高溫高壓氣體并經(jīng)噴口噴出。本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器可用于飛行器的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和需要高溫高壓氣流等方面的應(yīng)用。由于沒有旋轉(zhuǎn)部件，使燃燒器結(jié)構(gòu)簡化，工作壓力提高，可靠性增強(qiáng)。
【專利說明】噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，特別是提供了一種利用噴射氣流吸入空氣燃燒燃料，形成燃燒室內(nèi)高溫高壓氣體向外噴射的燃燒器，適合在飛行器和其它燃燒加熱設(shè)備中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒裝置需要消耗空氣中的氧氣和燃燒后形成高溫高壓噴射氣流，現(xiàn)有的這類設(shè)備廣泛使用鼓風(fēng)機(jī)提供高壓空氣，需消耗額外的能量并增加附屬設(shè)備，降低了系統(tǒng)的可靠性。例如航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)需要采用渦扇旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣，還要有驅(qū)動(dòng)渦扇的耐高溫燃?xì)馊~片獲取燃?xì)鈩?dòng)力。
[0003]自從有了航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以來，雖然在各個(gè)方面都取得了較大的進(jìn)步，但基本模式?jīng)]有本質(zhì)的改變，都需要使用壓氣機(jī)提供進(jìn)入燃燒室內(nèi)的空氣。如中國專利201120213212.X的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等，雖然不需要使用壓氣機(jī)工作，但需要在高速飛行條件下才能持續(xù)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，該燃燒器利用噴射氣流吸入空氣并利用氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能通過扇形導(dǎo)向隔離器進(jìn)入主燃燒室，吸入的空氣與燃料混合燃燒后形成高溫高壓氣體并經(jīng)噴口噴出。
[0005]本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，是在主燃燒室進(jìn)氣側(cè)安裝噴射高速旋轉(zhuǎn)氣流的噴口，與噴口緊密相鄰的進(jìn)氣口在噴口擴(kuò)張段的空間內(nèi)形成局部低氣壓，吸入外部空氣并隨噴口高速氣流作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在噴口擴(kuò)張段和主燃燒室之間安裝扇型導(dǎo)向隔離器，扇型導(dǎo)向隔離器的每個(gè)葉片呈螺旋狀分布，螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與高速氣流的旋轉(zhuǎn)方向相同，扇型導(dǎo)向隔離器葉片間的空隙提供旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入主燃燒室的通道，入口的間隙大，出口的間隙小。扇型導(dǎo)向隔離器葉片固定安裝在組合內(nèi)錐體和主燃燒室外殼之間。高速旋轉(zhuǎn)氣流由帶收縮管的啟動(dòng)噴口和回饋噴口提供，與啟動(dòng)噴口相連通的是啟動(dòng)高壓燃燒器，啟動(dòng)高壓燃燒器外部提供高壓空氣或氧氣并與高壓燃油混合后點(diǎn)火燃燒?；仞亣娍诘母邏簹庠磥碜灾魅紵遥嚎陂_在主燃燒室推進(jìn)噴口附近以獲得較高的回饋壓力。旋轉(zhuǎn)氣流可在一個(gè)一端具有圓錐型收縮噴口的圓錐型腔體內(nèi)生成，也可以在扇型導(dǎo)向隔離器葉片的前側(cè)沿扇型導(dǎo)向葉片的螺旋方向直接噴吹。啟動(dòng)噴口和回饋噴口至少各有一個(gè)，當(dāng)有多個(gè)啟動(dòng)噴口和回饋噴口時(shí)應(yīng)在形成旋轉(zhuǎn)氣流的圓周內(nèi)均勻分布。啟動(dòng)高壓燃燒器和啟動(dòng)噴口的作用是在主燃燒室內(nèi)壓力沒有建立前通過燃燒燃料，噴射高速旋轉(zhuǎn)氣流并吸入空氣進(jìn)入主燃燒室，也可以在需要大幅度提高主燃燒室內(nèi)壓力的情況下提供額外的噴流氣源?；仞亣娍谂c主燃燒室之間連通管道中安裝有開閉閥門，啟動(dòng)前和啟動(dòng)過程中這個(gè)閥門關(guān)閉，主燃燒室壓力建立起來后這個(gè)閥門打開，由主燃燒室提供回饋噴口的噴出氣流。
[0006]本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，可采用圓錐形腔體形成旋轉(zhuǎn)氣流，高速旋轉(zhuǎn)氣流噴口為圓錐型噴口，與圓錐型噴口緊密相鄰的進(jìn)氣口為圓型，進(jìn)氣口可位于圓錐型噴口內(nèi)側(cè)和外側(cè)，進(jìn)氣口在內(nèi)側(cè)可以利用圓錐型噴口旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力，形成類同漩渦中心的低氣壓增強(qiáng)進(jìn)氣效果，同時(shí)圓錐型腔體的空間大，有利于旋轉(zhuǎn)氣流的形成。采用圓錐形腔體生成旋轉(zhuǎn)氣流時(shí)啟動(dòng)噴口和回饋噴口對(duì)稱分布在圓錐型腔體大直徑一端的圓周上，這兩個(gè)噴口的氣流沿圓周的同一切向進(jìn)入圓錐形腔體并生成旋轉(zhuǎn)氣流，旋轉(zhuǎn)氣流在壓力作用下沿軸向朝圓錐型噴口運(yùn)動(dòng)并從圓錐型噴口噴出。采用圓錐形腔體和圓錐型噴口可在進(jìn)氣口外側(cè)安裝圓錐型節(jié)流錐，調(diào)節(jié)進(jìn)氣的流量。本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，也可以采用沿扇型導(dǎo)向葉片的螺旋方向直接噴吹，噴口采用長方形，進(jìn)氣口在噴氣口的外側(cè)，噴氣口與進(jìn)氣口組成的長方型嵌套噴口安裝在扇型導(dǎo)向葉片前方，噴口的長邊沿扇型導(dǎo)向葉片的直徑方向放置，形成一個(gè)沿圓周切向噴吹的徑向氣流柱體。噴口在軸向安裝的傾斜角度與扇型導(dǎo)向葉片的螺旋角相同，有利于噴氣氣流沿扇型導(dǎo)向葉片之間的空隙進(jìn)入主燃燒室。
[0007]本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器用于飛行器使用時(shí)，在進(jìn)氣通道中安裝進(jìn)氣分配葉片閥門和進(jìn)氣導(dǎo)管，進(jìn)氣導(dǎo)管中的高壓空氣可直接導(dǎo)引進(jìn)入主燃燒室，低速飛行時(shí)將進(jìn)氣導(dǎo)管中的進(jìn)氣開閉閥關(guān)閉，防止主燃燒室的壓力泄漏。高速飛行時(shí)將導(dǎo)管中的進(jìn)氣開閉閥打開，由進(jìn)氣分配葉片閥分流進(jìn)氣氣流直接進(jìn)入主燃燒室。啟動(dòng)高壓燃燒器與回饋高壓氣流管道之間安裝有連通管，連通管上安裝一個(gè)開閉閥門，主燃燒室啟動(dòng)前閥門關(guān)閉。當(dāng)主燃燒室壓力建立后可關(guān)閉啟動(dòng)高壓燃燒器的氣體和燃油供應(yīng)，打開連通管道上的閥門將回饋高壓氣流送入啟動(dòng)高壓燃燒器，利用啟動(dòng)噴口噴射氣流。安裝扇型導(dǎo)向隔離器葉片的圓錐體使得兩個(gè)葉片間的空隙向主燃燒室方向收縮，入口的間隙大，出口的間隙小，增加隔離效果并有利于旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入主燃燒室。扇型導(dǎo)向隔離器葉片的數(shù)量較多隔離效果好，但進(jìn)氣阻力增加。扇型導(dǎo)向隔離器葉片的螺旋角小，隔離效果好，但進(jìn)氣的行程增加阻力增大。扇型導(dǎo)向隔離器的尺寸和葉片螺旋角以及間隙的大小可根據(jù)主燃燒室的壓力和燃料氧氣的消耗量綜合計(jì)算和設(shè)計(jì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1.是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；
[0009]圖2.是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器進(jìn)氣口在圓錐型噴口外側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3.是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器的扇型導(dǎo)向隔離器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4.是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器直接噴吹的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5.是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器直接噴吹的噴口位置和傾角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)合圖1，外錐體2和內(nèi)錐體3之間形成一個(gè)圓錐型腔體，圓錐型腔體的大直徑端安裝有啟動(dòng)噴口 4和回饋噴口 5。啟動(dòng)噴口與啟動(dòng)高壓燃燒器16相連通，啟動(dòng)高壓燃燒器內(nèi)由高壓燃油管17和高壓氧氣管18引進(jìn)燃料和氧氣，由啟動(dòng)點(diǎn)火器19引燃，高壓氣流經(jīng)啟動(dòng)噴口 4噴出?；仞亣娍?5經(jīng)管道和開閉閥門15并經(jīng)回饋取壓口 14與主燃燒室23連通，燃燒系統(tǒng)啟動(dòng)前和啟動(dòng)過程中開閉閥門15關(guān)閉，當(dāng)主燃燒室壓力建立后開閉閥門15打開，將主燃燒室內(nèi)的高壓氣流導(dǎo)入并經(jīng)回饋噴口 5噴出。啟動(dòng)噴口 4和回饋噴口 5對(duì)稱分布在外錐體2和內(nèi)錐體3之間形成圓錐型腔體大直徑的一端，啟動(dòng)噴口和回饋噴口的氣流沿圓周切向進(jìn)入圓錐型腔體生成旋轉(zhuǎn)氣流，方向標(biāo)志20是氣流旋轉(zhuǎn)方向。圓錐型腔體的旋轉(zhuǎn)氣流在壓力作用下向收縮端的圓錐型噴口 I運(yùn)動(dòng)并經(jīng)這個(gè)噴口噴出，圓錐型噴口的外側(cè)是擴(kuò)張段喇叭口 7，內(nèi)側(cè)緊密相鄰的是圓形進(jìn)氣口 21，進(jìn)氣口與圓錐型進(jìn)氣通道相連通。圓錐型噴口 I噴出的高速旋轉(zhuǎn)氣流在擴(kuò)張段空間形成低壓區(qū)，外部空氣在大氣壓力作用下經(jīng)進(jìn)氣通道沿方向22進(jìn)入進(jìn)氣口，與擴(kuò)張段的高速旋轉(zhuǎn)氣流混合并進(jìn)入扇型導(dǎo)向隔離器10葉片之間的空隙，在空氣旋轉(zhuǎn)動(dòng)力作用下進(jìn)入主燃燒室23。扇型導(dǎo)向隔離器10的葉片安裝在組合內(nèi)錐體13上，外圓周固定在主燃燒室外殼上。扇型導(dǎo)向隔離器葉片間的空隙提供旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入主燃燒室的通道，入口的間隙大，出口的間隙小，增加進(jìn)氣和隔離的效果。由扇型導(dǎo)向隔離器進(jìn)入主燃燒室的空氣與燃油噴咀9噴出的燃料混合后燃燒，形成的高溫高壓氣流從推進(jìn)噴口 24噴出。推進(jìn)噴口的尾整流錐30調(diào)整氣流噴出的效果。主燃燒室燃料經(jīng)供油管8輸送。進(jìn)氣口 21進(jìn)氣的流量用節(jié)流錐6調(diào)節(jié)，控制節(jié)流錐的電動(dòng)執(zhí)行器11通過控制電纜12與外部控制器連接。主燃燒室內(nèi)有備用點(diǎn)火器25，在進(jìn)入主燃燒室氣體溫度較低時(shí)用于點(diǎn)燃混合燃?xì)??；仞仛饬鞯墓艿劳ㄟ^連通管37和開閉閥38與啟動(dòng)高壓燃燒器16相連通，啟動(dòng)高壓燃燒器工作時(shí)閥門38關(guān)閉。當(dāng)主燃燒室壓力建立后關(guān)閉啟動(dòng)高壓燃燒器的燃料供給的同時(shí)閥門38打開，將回饋氣流引入啟動(dòng)噴口并利用啟動(dòng)噴口噴射回饋氣流。
[0014]圖2中，進(jìn)氣口 21在圓錐型腔體的外側(cè)，圓錐型腔體的內(nèi)部增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)內(nèi)錐體27，有利于圓錐型腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的形成。進(jìn)氣通道與主燃燒室之間安裝進(jìn)氣導(dǎo)管28，進(jìn)氣導(dǎo)管上安裝開閉閥門36，在進(jìn)氣通道上進(jìn)氣導(dǎo)管開口的內(nèi)側(cè)安裝進(jìn)氣分配葉片閥29。在使用噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器作為飛行器使用，如果飛行器運(yùn)動(dòng)速度提高到進(jìn)氣通道的空氣壓力大于主燃燒室的壓力后，打開開閉閥門36，調(diào)節(jié)進(jìn)氣分配葉片閥29的開度，分配部分進(jìn)氣氣流通過進(jìn)氣導(dǎo)管直接進(jìn)入主燃燒室，可提高主燃燒室的進(jìn)氣量。圖3是本發(fā)明的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器的扇型導(dǎo)向隔離器結(jié)構(gòu)不意圖，扇型導(dǎo)向隔離器10導(dǎo)向葉片按右旋的螺旋狀分布，與圓錐型噴口的旋轉(zhuǎn)氣流方向相匹配。導(dǎo)向葉片安裝在圓錐型組合內(nèi)錐體13上，兩個(gè)葉片間的間隙向主燃燒室的方向收縮，對(duì)旋轉(zhuǎn)氣流形成入口大，出口小的結(jié)構(gòu)，有利于旋轉(zhuǎn)氣流進(jìn)入主燃燒室，增加主燃燒室的高氣壓與圓錐型噴口擴(kuò)張段空間低壓區(qū)隔離的效果。整流罩26用于增加進(jìn)氣氣流。
[0015]結(jié)合圖4和圖5，高速氣流直接噴吹到扇型導(dǎo)向隔離器10的導(dǎo)向葉片，回饋噴口32為長方形，進(jìn)氣口 21在回饋噴口的外側(cè)。啟動(dòng)噴口 31與回饋噴口的形狀相同，對(duì)稱分布在與扇型導(dǎo)向隔離器前端相鄰近的圓周上，噴氣口與進(jìn)氣口組成的長方型嵌套噴口安裝在扇型導(dǎo)向葉片前方，噴口的長邊沿扇型導(dǎo)向葉片的直徑方向放置，形成一個(gè)沿圓周切向噴吹的徑向氣流柱體。噴口在軸向安裝的傾斜角度34用α表示，扇型導(dǎo)向隔離器葉片的螺旋角35用β表示，應(yīng)保證噴口安裝的軸向傾斜角與扇型導(dǎo)向隔離器葉片的螺旋角相同。進(jìn)氣通道的底部安裝有進(jìn)氣隔離板33，在隔離板33上分布導(dǎo)氣管用于將每個(gè)進(jìn)氣口和進(jìn)氣通道連通。
【權(quán)利要求】
1.一種噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征是利用收縮噴口噴出的高速旋轉(zhuǎn)氣流吸入空氣并在氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能作用下通過扇形導(dǎo)向隔離器進(jìn)入主燃燒室，主燃燒室的空氣與燃料混合燃燒后形成高溫高壓氣體并通過推進(jìn)噴口噴出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征是收縮噴口噴出的高速氣流在扇形導(dǎo)向隔離器前端的低壓區(qū)吸入外部空氣并形成旋轉(zhuǎn)氣流，旋轉(zhuǎn)氣流的方向與扇形導(dǎo)向隔離器葉片的螺旋方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征在于高速旋轉(zhuǎn)氣流由啟動(dòng)高壓燃燒器和主燃燒室高壓氣體經(jīng)回饋管道提供，啟動(dòng)高壓燃燒器外部提供高壓氧氣或高壓空氣燃燒高壓油管噴出的燃料，高壓氣體通過啟動(dòng)噴口和回饋噴口噴出，啟動(dòng)噴口和回饋噴口至少各有一個(gè)，具有多個(gè)啟動(dòng)噴口和回饋噴口時(shí)應(yīng)在形成旋轉(zhuǎn)氣流的圓周內(nèi)均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征在于旋轉(zhuǎn)氣流可在一個(gè)圓錐型腔體內(nèi)生成，通過圓錐型腔體一端收縮的圓錐型噴口噴出，進(jìn)氣口在圓錐型噴口的外側(cè)或內(nèi)側(cè)緊密相鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征是可采用直接噴吹產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)氣流，噴口采用長方形，進(jìn)氣口在噴氣口的外側(cè)，噴氣口與進(jìn)氣口組成的長方型嵌套噴口安裝在扇形導(dǎo)向隔離器葉片的前方，噴口的長邊沿扇型導(dǎo)向葉片的直徑方向放置，形成一個(gè)沿圓周切向噴吹的徑向氣流柱體，噴口在軸向安裝的傾斜角度與扇型導(dǎo)向葉片的螺旋角相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的噴流進(jìn)氣噴氣燃燒器，其特征是扇形導(dǎo)向隔離器的葉片安裝在組合錐體上，扇型導(dǎo)向隔離器的每個(gè)葉片呈螺旋狀分布，螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與高速氣流的旋轉(zhuǎn)方向相同，扇型導(dǎo)向隔離器葉片的間隙入口的間隙大，出口的間隙小，扇型導(dǎo)向隔離器的尺寸和葉片螺旋角以及間隙的大小根據(jù)主燃燒室的壓力和燃料氧氣的消耗量綜合計(jì)算和設(shè)計(jì)。
【文檔編號(hào)】F23R3/14GK103471135SQ201310383036
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】鄒吉武 申請(qǐng)人:鄒吉武