本發(fā)明屬于加力燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

加力燃燒室是現(xiàn)代航空燃?xì)廨啓C的重要部件，主要在軍用飛機上為加大發(fā)動機推力、增強飛機機動性而短時使用。使用加力燃燒室，能夠避免因使用較大推力的發(fā)動機而使飛機的迎風(fēng)面積和質(zhì)量增加。

加力燃燒室利用燃?xì)庵械氖Ｓ嘌鯕庵匦聡娙肴加瓦M行在燃燒，通過提高氣溫以及氣流流速來提高發(fā)動機推力。開啟加力燃燒室可使飛機的最大推力提高50％左右，但是，極高的耗油率使得加力燃燒室只能在飛機起飛、爬升或戰(zhàn)斗中短暫使用。加力燃燒室中惡劣的燃燒環(huán)境也給燃燒帶來很大困難。其中最主要的原因，是加力燃燒室中氣流速度過大，相比主燃燒室的進口氣流速度，加力燃燒室的進氣速度可達到主燃燒室的2～3倍(350m/s～450m/s)。而如何能夠在高速的氣流中點火，并穩(wěn)定燃燒，將決定一個加力燃燒室的性能，進而影響整臺發(fā)動機的性能。

主燃燒室中，大多燃燒室采用旋流器來降低氣流速度，旋流器的工作原理是：在氣流通過旋流器后，氣流旋轉(zhuǎn)前進運動，并向外側(cè)擴張，外側(cè)氣流速度增加，對中心氣流有卷吸作用，從而導(dǎo)致中心氣壓降低；隨著氣流向后運動，速度逐漸降低，中心氣壓逐漸升高，從而在火焰筒中心產(chǎn)生逆壓梯度，氣體發(fā)生回流。由于回流的產(chǎn)生，在燃燒室中產(chǎn)生了低速區(qū)，從而為火焰穩(wěn)定燃燒提供了條件。

本方案在加力燃燒室中加入旋流器，從而能夠產(chǎn)生回流區(qū)有效提高火焰穩(wěn)定燃燒區(qū)域，同時，旋流器能夠使燃油霧化更加徹底，從而保證加力燃燒室的燃燒效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是加力燃燒室中一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方案在加力燃燒室中部加裝6個旋流器，能夠在加力燃燒室中產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而能夠最大程度的降低氣流速度，保證加力燃燒室的穩(wěn)定燃燒。同時，旋流結(jié)構(gòu)相對v形槽等鈍體火焰穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能夠有效降低壓力損失。旋流氣流能夠?qū)θ加彤a(chǎn)生剪切作用，使燃油霧化更加徹底，從而能夠使燃燒更加充分。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效調(diào)節(jié)氣流流動狀態(tài)，大幅提高燃燒穩(wěn)定性與燃燒效率的帶有旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)，在加力燃燒室入口位置采用一層整流支板，支板高度為加力燃燒室入口高度的1/3～1/2。在加力尾椎中部采用漸擴的擴壓段入口，擴張角度為10°～20°，偏角應(yīng)小于該位置所對應(yīng)加力尾椎的壁面角度。加力尾椎尾部設(shè)置旋流器，在環(huán)形擋板上設(shè)置6個單級旋流器。其中旋流器葉片偏角為15°～30°，旋流器中心設(shè)置漸擴圓形入口，漸擴角度為5°～10°。旋流器中心高度為加力燃燒室通道高度的1/5～1/4，一級葉片高度可設(shè)置略高于旋流器中心高度，旋流器總長度為20mm～50mm，可根據(jù)加力燃燒室大小進行適當(dāng)調(diào)整。旋流器環(huán)形擋板設(shè)置兩排進氣孔，第一排進氣孔位于環(huán)形擋板上部1/5處，孔與旋流器相間排開，開孔直徑為15mm～20mm，共6個孔。第二排進氣孔位于環(huán)形擋板下部1/3位置，開孔直徑為20～25mm，共6個孔。

旋流器葉片葉型采用流線型設(shè)計，其中，葉片頭部采用直徑為1～1.5mm的圓弧，葉身采用半徑為500～1000mm的圓弧，保證旋流葉片的流線型設(shè)計。

采用本發(fā)明可取得以下有益效果：

1.本發(fā)明采用整流支板加旋流器組合設(shè)計進行氣流減速，能夠產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而保證加力燃燒室內(nèi)部火焰的穩(wěn)定燃燒。

2.采用旋流器結(jié)構(gòu)，能夠有效改變加力燃燒室中氣流流動狀態(tài)，并且能夠有效對燃油進行剪切霧化，提高燃油的細(xì)度，從而能夠保證燃油更充分的燃燒。

3.加力燃燒室設(shè)置內(nèi)壁，能夠?qū)恿θ紵冶诿孢M行有效冷卻，降低加力燃燒室紅外輻射，從而能夠提高飛機隱身性能。

附圖說明

圖1：加力燃燒室剖視圖；

圖2：旋流器排布圖；

圖3：旋流器示意圖；

圖4：加力燃燒室立體圖；

圖1中：1-加力燃燒室入口整流支板，2-加力尾椎，3-旋流器，4-中心環(huán)形擋板，加力燃燒外壁，6-加力燃燒室內(nèi)壁

圖2中：1-加力燃燒室外壁，2-加力燃燒室內(nèi)壁，3-旋流器，4-第一排進氣孔，5-旋流器中心漸擴進氣孔，6-第二排進氣孔

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

結(jié)合圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供了一種可改變加力燃燒室內(nèi)部氣流流動狀態(tài)，增大加力燃燒室回流區(qū)大小，提高燃油霧化細(xì)度，提高火焰穩(wěn)定性的帶旋流器的加力燃燒室結(jié)構(gòu)。圖1為加力燃燒室整體圖，圖2為旋流器排布圖，圖3為旋流器示意圖，圖4為旋流器葉片截面圖。

氣流由進入加力燃燒室后，經(jīng)過入口整流支板(圖1中1)，氣流進行初步減速，之后通過擴壓段(圖1中7)，氣流進一步減速，之后氣流通過旋流器(圖1中3)，氣流產(chǎn)生局部旋流，在加力燃燒室后部產(chǎn)生回流區(qū)，同時燃油通過旋流的作用摻混更加均勻，從而能夠為加力燃燒室良好的燃燒提供條件。同時，氣流可通過中心環(huán)形擋板(圖1中4)的兩排進氣孔(圖2中4，圖2中6)進入氣流，為燃燒提供充足的空氣。氣流在經(jīng)過擴壓段時，分成兩股，其中大部分氣流通過中心通道經(jīng)過減速參與燃燒，另一小部分氣流通過加力燃燒室內(nèi)外壁之間的通道，可以有效冷卻壁面，降低加力燃燒室紅外輻射，從而能夠提高飛機的隱身性能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種帶旋流器的加力燃燒室環(huán)形火焰筒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在加力燃燒室中部加裝6個旋流器，能夠在加力燃燒室中產(chǎn)生大范圍的回流區(qū)，從而能夠最大程度的降低氣流速度，保證加力燃燒室的穩(wěn)定燃燒。同時，在加力尾椎尾部設(shè)置了擴張進氣段，以及在旋流器中心設(shè)置擴張進氣孔，通過多種途徑能夠大幅降低加力燃燒后市內(nèi)部氣流流動速度，為穩(wěn)定燃燒提供空間。氣流通過旋流器后能夠?qū)θ加彤a(chǎn)生剪切作用，使燃油霧化更加徹底，從而能夠使燃燒更加充分。氣流通過擴張進氣段后，部分氣流通過加力燃燒室內(nèi)外壁中間通道，能夠有效降低加力燃燒室壁溫，提高飛機紅外隱身性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張群;李逸飛;申帥;宋亞恒;寇睿;李承鈺;黎超超
受保護的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.10
技術(shù)公布日：2017.08.25