專利名稱：帶凹腔的支板火焰穩(wěn)定裝置及火焰穩(wěn)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶加力的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中加力燃燒室的火焰穩(wěn)定裝置，更具體的說，是涉及改進(jìn)加力燃燒室火焰穩(wěn)定特性的方案。
背景技術(shù)：
加力燃燒室從發(fā)明至今，一直是戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)的重要組成部件，它采用直流組織燃燒方案，在短時間內(nèi)大幅提高發(fā)動機(jī)推力。傳統(tǒng)加力燃燒室通常在流場中布置V型火焰穩(wěn)定器，利用高速氣流繞過鈍體結(jié)構(gòu)形成的回流區(qū)穩(wěn)定火焰和組織燃燒。但是，傳統(tǒng)的鈍體穩(wěn)定器在穩(wěn)定火焰的同時帶來流道的阻塞和總壓損失，并且其粗大的結(jié)構(gòu)尺寸額外增加了發(fā)動機(jī)的整體重量。特別在非加力狀態(tài)，加力燃燒室給發(fā)動機(jī)帶來的附加重量和流動損失都是無意義的。因此，有人提出了帶射流注入的火焰穩(wěn)定裝置的設(shè)計(jì)方案(專利號 200910076187. 2)，該方案(如圖1)去掉了傳統(tǒng)的火焰穩(wěn)定器，降低了流動損失，在縮短結(jié)構(gòu)長度減輕了重量，與傳統(tǒng)火焰穩(wěn)定裝置相比，有明顯的優(yōu)勢。不過該火焰穩(wěn)定方案有很大的局限性其漩渦區(qū)僅局限于中心錐截面后方區(qū)域(圖1中區(qū)域A)，與傳統(tǒng)V型火焰穩(wěn)定器相比，其漩渦區(qū)明顯縮小，火焰徑向覆蓋面積有限(圖1中區(qū)域B)。由于其火焰的徑向覆蓋面積較小，故有大量混合氣難以實(shí)現(xiàn)復(fù)燃，降低了加力燃燒室的工作效能，減少了其可產(chǎn)生的推力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，在不明顯增加流動損失及加力燃燒室整體重量的前提下，增大漩渦區(qū)域、擴(kuò)大火焰徑向覆蓋面積，進(jìn)而提高發(fā)動機(jī)加力推力及加力燃燒室工作效能，同時兼顧結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是所述的帶凹腔的支板火焰穩(wěn)定裝置置于渦輪后框架處，將原有渦輪后框架支板替換為帶凹腔的支板，其特點(diǎn)包括沿來流方向，支板截面為尾緣突擴(kuò)翼型；在支板翼型的適當(dāng)位置處，沿徑向兩側(cè)各開一條凹腔。本發(fā)明的原理如下氣流流經(jīng)支板凹腔時，在凹腔內(nèi)部形成局部低速駐渦回流區(qū)， 成為穩(wěn)定的點(diǎn)火源，同時壁面氣流在凹腔漩渦的擾動下加速分離，在尾緣突擴(kuò)處形成大范圍低速回流區(qū)，使火焰不斷向下游和兩側(cè)周向傳播，從而充滿整個加力燃燒室。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)包括-本發(fā)明增大了加力燃燒室內(nèi)的漩渦區(qū)域，擴(kuò)大了火焰徑向覆蓋面積，使火焰充滿加力燃燒室腔體，提高了加力推力及其工作效能。-本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可以充分利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，通過對渦輪后框架的合理改造，在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的情況下，并沒有增加加力燃燒室堵塞面積及額外重量。由于它沒有附加結(jié)構(gòu)， 因此本裝置適用于各種結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)的加力燃燒室。
-本發(fā)明中支板母體為翼型截面設(shè)計(jì)，在非加力狀態(tài)下，流動損失小。-本發(fā)明中凹腔長、寬尺寸之比可以進(jìn)行靈活調(diào)整，形成最穩(wěn)定的低速回流區(qū)，從而提供了更加穩(wěn)定的點(diǎn)火源，進(jìn)一步保證了燃燒的穩(wěn)定性。-本發(fā)明中突擴(kuò)尾緣尺寸可以進(jìn)行靈活調(diào)整，進(jìn)而在尾緣處形成最佳低速回流區(qū)， 以致擴(kuò)大其周向火焰覆蓋面積。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的渦輪后框架支板，所述加力燃燒室包括機(jī)匣；渦輪后框架內(nèi)壁；連接所述機(jī)匣與所述渦輪后框架內(nèi)壁的多個渦輪后框架支板，其特征在于所述渦輪后框架支板帶有凹腔。根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述凹腔被設(shè)置在所述渦輪后框架支板的最大厚度處的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述渦輪后框架支板進(jìn)一步包括在所述渦輪后框架支板的翼型尾部的一個突擴(kuò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室，所述加力燃燒室包括機(jī)匣；渦輪后框架內(nèi)壁；連接所述機(jī)匣與所述渦輪后框架內(nèi)壁的多個渦輪后框架支板，其特征在于所述渦輪后框架支板帶有凹腔。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了了改進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的火焰穩(wěn)定特性的方法，其中所述加力燃燒室包括機(jī)匣；渦輪后框架內(nèi)壁；連接所述機(jī)匣與所述渦輪后框架內(nèi)壁的多個渦輪后框架支板，所述方法的特征在于在所述渦輪后框架支板設(shè)置有凹腔。根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述方法的特征在于把所述凹腔設(shè)置在所述渦輪后框架支板的最大厚度處的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述方法的特征在于進(jìn)一步包括在所述渦輪后框架支板的翼型尾部設(shè)置一個突擴(kuò)結(jié)構(gòu)。


圖1是帶射流注入的火焰穩(wěn)定裝置的氣流及漩渦示意2是帶凹腔的支板火焰穩(wěn)定裝置的正視3是帶凹腔的支板火焰穩(wěn)定裝置的工作示意4是帶凹腔的支板火焰穩(wěn)定裝置的支板剖面5是支板凹腔局部放大圖剖視圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。附圖標(biāo)記說明1是內(nèi)突擴(kuò)中心錐，2是渦輪后框架支板，3是上游來流，4是冷卻氣流，5是通過支板頭部的氣流，6是支板頭部，7是凹腔內(nèi)低速回流區(qū)，8是尾緣低速回流區(qū)，9 是支板凹腔，10是支板突擴(kuò)尾緣，11是凹腔深度，12是凹腔寬度，13是尾緣寬度，14是支板壁面氣流，15是發(fā)動機(jī)機(jī)匣根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在航空發(fā)動機(jī)加力燃燒室內(nèi)，如圖2所示，渦輪后框架內(nèi)壁1、機(jī)匣12的設(shè)置沒有采用常規(guī)的渦輪后框架支板，而是將渦輪后框架支板2進(jìn)行了改型，在維持原有支板周向布局及阻塞比不變的情況下，用帶凹腔的尾緣突擴(kuò)翼型支板(如圖4所示)取代原有支板，在翼型支板最大厚度處兩側(cè)開凹腔9 (圖4)，并在翼型尾部采用突擴(kuò)結(jié)構(gòu)10圖3中示意顯示了圖4所示的凹腔支板工作時的氣流和漩渦分布，其中上游來流 3在經(jīng)過支板頭部6后分成左右兩股氣流5。當(dāng)氣流流經(jīng)凹腔9時，在凹腔9內(nèi)形成低速回流區(qū)7，構(gòu)成穩(wěn)定點(diǎn)火源。同時，壁面氣流受到該漩渦干擾，開始與壁面分離，當(dāng)?shù)竭_(dá)突擴(kuò)尾緣時，在尾緣處形成更大范圍的低速漩渦區(qū)8，構(gòu)成主要燃燒區(qū)，并使火焰不斷向下游和兩側(cè)傳播。圖5中示意顯示了圖3中凹腔9位置的局部放大圖，在凹腔9內(nèi)漩渦的作用下，壁面氣流11在掠過凹腔9后與壁面分離加速。應(yīng)當(dāng)理解的是，在以上敘述和說明中對本發(fā)明所進(jìn)行的描述只是說明而非限定性的，且在不脫離如所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的前提下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變、變形、和/或修正。
權(quán)利要求
1.用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的渦輪后框架支板O)，所述加力燃燒室包括 機(jī)匣(12)；渦輪后框架內(nèi)壁⑴；連接所述機(jī)匣(1 與所述渦輪后框架內(nèi)壁(1)的多個渦輪后框架支板O)，其特征在于所述渦輪后框架支板( 帶有凹腔(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪后框架支板O)，其特征在于所述凹腔(9)被設(shè)置在所述渦輪后框架支板O)的最大厚度處的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪后框架支板O)，其特征在于進(jìn)一步包括 在所述渦輪后框架支板O)的翼型尾部的一個突擴(kuò)結(jié)構(gòu)(10)。
4.用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室，所述加力燃燒室包括 機(jī)匣(12)；渦輪后框架內(nèi)壁(1)；連接所述機(jī)匣(1 與所述渦輪后框架內(nèi)壁(1)的多個渦輪后框架支板O)，其特征在于所述渦輪后框架支板( 帶有凹腔(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加力燃燒室，其特征在于所述凹腔(9)被設(shè)置在所述渦輪后框架支板O)的最大厚度處的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加力燃燒室，其特征在于進(jìn)一步包括 在所述渦輪后框架支板O)的翼型尾部的一個突擴(kuò)結(jié)構(gòu)(10)。
7.改進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的火焰穩(wěn)定特性的方法，其中所述加力燃燒室包括機(jī)匣(12)； 渦輪后框架內(nèi)壁⑴；連接所述機(jī)匣(1 與所述渦輪后框架內(nèi)壁(1)的多個渦輪后框架支板O)，所述方法的特征在于在所述渦輪后框架支板( 設(shè)置有凹腔(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于把所述凹腔(9)設(shè)置在所述渦輪后框架支板O)的最大厚度處的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在所述渦輪后框架支板O)的翼型尾部設(shè)置一個突擴(kuò)結(jié)構(gòu)(10)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的火焰穩(wěn)定裝置及方法。該裝置將原有渦輪后框架支板替換為帶凹腔的支板，其特征在于支板截面為尾緣突擴(kuò)翼型、帶有凹腔。通過氣流流經(jīng)支板凹腔及尾緣突擴(kuò)處形成的低速回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定火焰的目的。本發(fā)明提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的加力燃燒室的渦輪后框架支板(2)，所述加力燃燒室包括機(jī)匣(12)；渦輪后框架內(nèi)壁(1)；連接所述機(jī)匣(12)與所述渦輪后框架內(nèi)壁(1)的多個渦輪后框架支板(2)，其特征在于所述渦輪后框架支板(2)帶有凹腔(9)。
文檔編號F23R3/60GK102200292SQ20101013562
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者劉玉英, 劉雯佳, 吳迪, 季鶴鳴, 岳明, 杜剛, 柳陽, 王慧汝, 譚杰, 金捷 申請人:北京航空航天大學(xué)