本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)及航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

1、氫是一種清潔燃料，其燃燒產(chǎn)物只有水，不會產(chǎn)生二氧化碳、碳煙、硫化物等污染物排放。但氫氣的燃燒速度較快，釋熱集中，火焰溫度較高，更容易產(chǎn)生熱力型氮氧化物(nox)排放。當(dāng)前廣泛采用的降低氫燃料燃燒室nox排放的技術(shù)手段是采用預(yù)混燃燒模式，將燃料與空氣預(yù)先混合，燃料與空氣的混合物從火焰筒頭部噴入火焰筒進(jìn)行燃燒。

2、中國專利：cn111765491b公開了一種應(yīng)用于濕空氣循環(huán)的天然氣燃?xì)廨啓C(jī)微預(yù)混燃燒室，包括燃燒器主體、火焰筒和燃燒室機(jī)匣，其中，所述燃燒器主體設(shè)置于燃燒室頭部；所述火焰筒設(shè)置于所述燃燒室機(jī)匣內(nèi)，是包裹燃燒室的柱形壁面，壁面內(nèi)側(cè)即為燃燒室燃燒區(qū)；所述燃燒器主體前端設(shè)有主燃料進(jìn)口和值班燃料進(jìn)口，所述主燃料進(jìn)口用于向燃燒器主噴嘴內(nèi)輸入燃料；所述值班燃料進(jìn)口用于向燃燒器值班噴嘴內(nèi)輸入燃料；所述燃燒室底部設(shè)有空氣室，所述空氣室被燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)匣包裹，與燃燒室襯套和火焰筒所形成的間隙相連通，將來源于上游壓氣機(jī)出口的空氣通過該間隙送入燃燒器空氣倉。

3、但是該專利將預(yù)混段設(shè)置在火焰筒燃燒室頭部，這樣設(shè)置的預(yù)混段厚大笨重，只適合地面燃機(jī)使用，不適合航空發(fā)動機(jī)的使用。

4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)及航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，本發(fā)明通過將預(yù)混段設(shè)置在火焰筒的側(cè)壁，這樣減小了發(fā)動機(jī)整機(jī)的體積和重量，更適合航空發(fā)動機(jī)使用。

2、本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，包括火焰筒，火焰筒包括進(jìn)氣端和出氣端，在所述火焰筒的管壁上環(huán)繞設(shè)置有燃料腔，所述燃料腔連接有燃料通入管道；所述壁面上還環(huán)繞設(shè)置有多個預(yù)混管，所述預(yù)混管位于所述燃料腔內(nèi)，所述預(yù)混管上設(shè)置有燃料噴口，所述燃料腔的燃料通過所述燃料噴口進(jìn)入預(yù)混管；所述預(yù)混管一端為空氣進(jìn)口，另一端為微預(yù)混出口；所述空氣進(jìn)口貫穿所述火焰筒外層壁，所述微預(yù)混出口貫穿所述火焰筒壁面。

4、進(jìn)一步地，在一些實施例中，所述燃料腔由壁面與火焰筒外層壁連接而成。

5、進(jìn)一步地，在一些實施例中，所述壁面包括外壁和內(nèi)壁，所述外壁和內(nèi)壁均連接有所述火焰筒外層壁。

6、進(jìn)一步地，所述燃料噴口設(shè)置多個。

7、進(jìn)一步地，多個燃料噴口均勻環(huán)繞設(shè)置在所述預(yù)混管的管壁上。

8、進(jìn)一步地，所述壁面與所述火焰筒外層壁之間設(shè)置有支承結(jié)構(gòu)。

9、進(jìn)一步地，多個預(yù)混管均勻設(shè)置在火焰筒外。

10、進(jìn)一步地，所述預(yù)混管和支承結(jié)構(gòu)交錯分布。

11、進(jìn)一步地，所述燃料通入管道連接在所述燃料腔的兩端。

12、本發(fā)明第二方面提供了一種航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和上述所述的噴射結(jié)構(gòu)，所述壓氣機(jī)連接所述燃燒室，所述燃燒室連接所述渦輪，所述燃燒室內(nèi)設(shè)置所述噴射結(jié)構(gòu)。

13、本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下優(yōu)點：

14、1、本發(fā)明通過將預(yù)混段設(shè)置在火焰筒的側(cè)壁，這樣減小了發(fā)動機(jī)整機(jī)的體積和重量，更適合航空發(fā)動機(jī)使用。

15、2、本發(fā)明在火焰筒外環(huán)繞設(shè)置有燃料腔，可以更好的預(yù)熱燃料同時利用燃料的低溫冷卻火焰筒壁面，防止壁面燒蝕。

16、3、本發(fā)明的燃料腔設(shè)置在火焰筒外與火焰筒焊接成一體，減少了燃燒室內(nèi)部的零件數(shù)量和裝配工作量，可靠性更高。

17、4、本發(fā)明利用了火焰筒內(nèi)環(huán)外表面較大的空間，實現(xiàn)了多點噴射，能夠促進(jìn)燃料在火焰筒內(nèi)部的混合燃燒，便于點火，聯(lián)焰，燃燒。

18、5、本發(fā)明多點噴射可以實現(xiàn)燃燒更加均勻，減少火焰筒內(nèi)的高溫點存在，降低氮氧化物排放。

19、6、本發(fā)明火焰筒和外層壁為薄壁鈑金結(jié)構(gòu)，可一次沖壓成型，結(jié)構(gòu)簡單，加工速度快，成本低。

20、7、本發(fā)明支承結(jié)構(gòu)能夠避免火焰筒外層壁受高溫、焊接、震動等影響影響發(fā)生變形，擠壓燃料腔空間，造成氫氣流道截面積不均勻，影響氫氣噴出的均勻性。

21、8、本發(fā)明預(yù)混管與支撐結(jié)構(gòu)交錯分布，能夠保證氫氣從進(jìn)入夾層空間到氫氣噴口流動順暢性，提高氫氣噴出的均勻性。

22、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，包括火焰筒(10)，火焰筒(10)包括進(jìn)氣端和出氣端，其特征在于，在所述火焰筒(10)的壁面(11)上環(huán)繞設(shè)置有燃料腔(20)，所述燃料腔(20)連接有燃料通入管道；所述壁面(11)上還環(huán)繞設(shè)置有多個預(yù)混管(30)，所述預(yù)混管(30)位于所述燃料腔(20)內(nèi)，所述預(yù)混管(30)的管壁設(shè)置有燃料噴口(31)；所述預(yù)混管(30)一端為空氣進(jìn)口(32)，另一端為微預(yù)混出口(33)，所述燃料腔(20)的燃料通過所述燃料噴口(31)進(jìn)入預(yù)混管(30)；所述空氣進(jìn)口(32)與燃燒室連通，所述微預(yù)混出口(33)與火焰筒(10)連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燃料腔(20)由壁面(11)與火焰筒外層壁(40)連接而成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁面(11)包括外壁(111)和內(nèi)壁(112)，所述外壁(111)和內(nèi)壁(112)均連接有所述火焰筒外層壁(40)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燃料噴口(31)設(shè)置多個。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，多個燃料噴口(31)均勻環(huán)繞設(shè)置在所述預(yù)混管(30)的管壁上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壁面(11)與所述火焰筒外層壁(40)之間設(shè)置有支承結(jié)構(gòu)(50)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，多個預(yù)混管(30)均勻環(huán)繞設(shè)置在所述壁面(11)上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)混管(30)和支承結(jié)構(gòu)(50)交錯分布。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述燃料通入管道連接在所述燃料腔(20)的兩端。

10.一種航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和如權(quán)利要求1所述的噴射結(jié)構(gòu)，所述壓氣機(jī)連接所述燃燒室，所述燃燒室連接所述渦輪，所述燃燒室內(nèi)設(shè)置所述噴射結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種火焰筒雙層壁面噴射結(jié)構(gòu)及航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，包括火焰筒，火焰筒包括進(jìn)氣端和出氣端，在所述火焰筒的管壁上環(huán)繞設(shè)置有燃料腔，所述燃料腔連接有燃料通入管道；所述壁面上還環(huán)繞設(shè)置有多個預(yù)混管，所述預(yù)混管位于所述燃料腔內(nèi)，所述預(yù)混管上設(shè)置有燃料噴口，所述燃料腔的燃料通過所述燃料噴口進(jìn)入預(yù)混管；所述預(yù)混管一端為空氣進(jìn)口，另一端為微預(yù)混出口；所述空氣進(jìn)口貫穿所述火焰筒外層壁，所述微預(yù)混出口貫穿所述火焰筒壁面。本發(fā)明通過將預(yù)混段設(shè)置在火焰筒的側(cè)壁，這樣減小了發(fā)動機(jī)整機(jī)的體積和重量，更適合航空發(fā)動機(jī)使用。

技術(shù)研發(fā)人員：陳彬,馮陽,楊光遠(yuǎn),王啟道
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10