一種取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器。相比于傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，該火焰穩(wěn)定器能提高燃燒效率，縮短火焰長度，改善燃燒室出口溫度分布。
【背景技術(shù)】
[0002]火焰穩(wěn)定器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的核心組件，火焰穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)很大程度上決定了燃燒室的火焰穩(wěn)定性和聯(lián)焰性能，其技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)動(dòng)機(jī)研制中需要不斷探索的重要內(nèi)容。
[0003]在高速氣流下鈍體具有點(diǎn)火平穩(wěn)可靠、燃燒穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，因此加力/沖壓燃燒室通常采用鈍體火焰穩(wěn)定器進(jìn)行穩(wěn)焰，鈍體火焰穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)形式主要包括V型槽火焰穩(wěn)定器、吸入式火焰穩(wěn)定器、雙V型火焰穩(wěn)定器、蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器、薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器、沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器等。其主要工作原理是:通過在鈍體火焰穩(wěn)定器后創(chuàng)造一個(gè)低速、高溫的回流區(qū)，這個(gè)回流區(qū)能作為新鮮油氣混合物的點(diǎn)火源持續(xù)點(diǎn)火，從而穩(wěn)定火焰。
[0004]傳統(tǒng)的加力/沖壓燃燒室一般包括值班火焰穩(wěn)定器、外伸徑向穩(wěn)定器、傳焰槽以及內(nèi)圈環(huán)形穩(wěn)定器。薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器由于穩(wěn)定范圍寬、點(diǎn)火油氣比小等優(yōu)勢，故常作為值班火焰穩(wěn)定器。而外伸徑向穩(wěn)定器、傳焰槽以及內(nèi)圈環(huán)形穩(wěn)定器由于結(jié)構(gòu)、成本等限制，一般選用V型槽或其改型的常規(guī)穩(wěn)定器。傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器由噴油桿、外穩(wěn)定器、夾層環(huán)、進(jìn)氣環(huán)和內(nèi)穩(wěn)定器組成(見圖1)。薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器系統(tǒng)的具體工作原理如下:燃油通過噴油桿上的小孔噴入進(jìn)氣環(huán)，在內(nèi)穩(wěn)定器外壁和外穩(wěn)定器內(nèi)壁上形成油膜；油膜吸熱蒸發(fā)與從進(jìn)氣環(huán)進(jìn)入的高速氣流摻混，之后油氣混合物從內(nèi)外穩(wěn)定器之間的夾層環(huán)排出，經(jīng)過內(nèi)穩(wěn)定器的高溫回流區(qū)并燃燒；火焰擴(kuò)張引燃外伸徑向穩(wěn)定器和傳焰槽處的燃油，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器具有阻力大、穩(wěn)定器后方溫度場不均勻、聯(lián)焰性能差、效率低下等問題。為克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種聯(lián)焰性能更好、結(jié)構(gòu)質(zhì)量更輕、阻力更小的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器基礎(chǔ)上，通過取消進(jìn)氣環(huán)，添加翻邊，調(diào)整穩(wěn)定器型面參數(shù)，改變?nèi)加凸┙o方式，從而設(shè)計(jì)一種聯(lián)焰性能更好，結(jié)構(gòu)質(zhì)量更輕、阻力更小的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器。其特征在于:
[0007]取消進(jìn)氣環(huán)，并在外穩(wěn)定器入口處添加翻邊；
[0008]區(qū)別于傳統(tǒng)的二維霧化槽，短型霧化槽具有更短的展向長度，此外在短型霧化槽上還開有徑向小孔；
[0009]通過調(diào)整兩側(cè)外穩(wěn)定器之間距離以及噴油桿與薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器之間距離，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油比例；
[0010]改變外穩(wěn)定器型面，使未進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油撞擊在外穩(wěn)定器上形成油膜并霧化；
[0011]本發(fā)明的原理如下:
[0012]燃油從雙通逆噴到短型霧化槽上，經(jīng)過噴濺霧化之后大部分燃油沿展向分布，小部分沿徑向分布。沿展向分布的燃油受高速氣流的剪切霧化作用，液滴直徑進(jìn)一步減小，并隨氣流一起進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，在內(nèi)穩(wěn)定器外壁和外穩(wěn)定器內(nèi)壁上形成油膜，油膜吸熱蒸發(fā)并與氣流摻混，從而形成油氣混合物。油氣混合物從內(nèi)外穩(wěn)定器之間的夾層環(huán)排出，經(jīng)過內(nèi)穩(wěn)定器的高溫回流區(qū)燃燒；小部分沿徑向分布的燃油撞擊在外穩(wěn)定器的翻邊或外穩(wěn)定器外壁上，分成進(jìn)入穩(wěn)定器與未進(jìn)入穩(wěn)定器的兩部分。進(jìn)入穩(wěn)定器的部分與沿展向分布的燃油類似，在穩(wěn)定器內(nèi)形成油氣混合物之后，經(jīng)過內(nèi)穩(wěn)定器后的回流區(qū)并燃燒；未進(jìn)入穩(wěn)定器的燃油在外穩(wěn)定器外壁處形成油膜，與高速氣流摻混之后，在外伸徑向穩(wěn)定器或連焰槽的回流區(qū)處燃燒，從而弓I燃外伸徑向穩(wěn)定器和傳焰槽處的燃油，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。
[0013]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0014](I)、本發(fā)明利用薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器穩(wěn)定邊界寬的優(yōu)勢，在保證穩(wěn)定器穩(wěn)定燃燒的前提下，使部分燃油不進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器(即更寬的徑向分布)，從而能有效的改善燃燒室出口溫度分布。
[0015](2)、充分利用外穩(wěn)定器外壁，使未進(jìn)入薄膜式穩(wěn)定器的燃油附著在外穩(wěn)定器外壁上面，油膜與高速氣流混合，形成油氣混合物。相比于傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器，提高了外穩(wěn)定器外壁附近的油氣比，從而減少聯(lián)焰難度。
[0016](3)、相比于傳統(tǒng)二維霧化槽，固定于雙通上的短型霧化槽在保證噴濺霧化效果的前提下，有效的減少了迎風(fēng)面積，降低流動(dòng)阻力。
[0017](4)、使用翻邊代替了進(jìn)氣環(huán)，簡化了穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)，大幅度的降低薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器質(zhì)量。
[0018](5)、由于在外穩(wěn)定器入口處增加翻邊，降低了薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器對來流方向和湍流度的敏感性，并有效增加了流量系數(shù)，改善火焰穩(wěn)定器薄壁件的剛性。
【附圖說明】
[0019]圖1是傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器簡圖。
[0020]圖2是添加了霧化槽的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器簡圖。
[0021]圖3是取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器簡圖。
[0022]圖4是取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器局部供油霧化過程示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記說明:圖1中的I是噴油桿，2是外穩(wěn)定器，3是夾層環(huán)，4是進(jìn)氣環(huán)，5是內(nèi)穩(wěn)定器。圖2中的6是二維霧化槽。圖3中的7是短型霧化槽，8是雙通，9是翻邊，10是徑向小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】詳細(xì)介紹本發(fā)明。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如圖3所示，對傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器(如圖1所示)及添加了霧化槽的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器(如圖2所示)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。相比于傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，本發(fā)明取消了限制燃油分布的進(jìn)氣環(huán)4，有效地減輕了結(jié)構(gòu)重量；在外穩(wěn)定器入口處增加翻邊9，降低了薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器對來流方向和湍流度的敏感性，提高流量系數(shù)，改善薄壁件的剛性；相比于添加了霧化槽6的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，噴油桿之間使用雙通8連接，短型霧化槽7焊接于雙通8之上，有效地減少迎風(fēng)面積，從而降低阻力；
[0026]圖4展示了薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器供油霧化過程。燃油通過噴油桿I進(jìn)入雙通8，從雙通上的小孔逆向噴射出來，利用短型霧化槽進(jìn)行噴濺式霧化。燃油沖擊之后分成四股，包括展向的兩股以及徑向的兩股，其中展向分布的燃油占較大部分；展向分布燃油和徑向分布燃油離開霧化槽后，高速氣流對其進(jìn)行剪切霧化；之后展向分布燃油隨高速氣流進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，在內(nèi)穩(wěn)定器外壁5和外穩(wěn)定器內(nèi)壁2上形成油膜，并蒸發(fā)。最后油氣混合物從夾層環(huán)3排出，并燃燒；而徑向分布燃油則隨高溫氣流繞過或者進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器，繞過穩(wěn)定器的燃油在外穩(wěn)定器外壁2上形成油膜并與高速氣流摻混。油氣混合物在布置于夾層環(huán)3 “上下”的外伸徑向穩(wěn)定器和連焰槽后燃燒，具有良好的連焰作用和更均勾的出口溫度分布。
[0027]上述描述只是說明，而非限定。在不脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的前提下，可以對本實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，其特征在于: 取消進(jìn)氣環(huán)，并在外穩(wěn)定器入口處添加翻邊； 區(qū)別于傳統(tǒng)的二維霧化槽，短型霧化槽具有更短的展向長度，此外在短型霧化槽上還開有徑向小孔； 調(diào)整兩側(cè)外穩(wěn)定器之間距離以及噴油桿與薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器之間距離，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油比例； 改變外穩(wěn)定器型面，使未進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油撞擊在外穩(wěn)定器上形成油膜并霧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，其特征在于:兩側(cè)外穩(wěn)定器之間距離以及噴油桿與薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器之間距離根據(jù)氣動(dòng)狀況選取，避免進(jìn)入穩(wěn)定器的燃油比例過小，從而無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定器穩(wěn)定燃燒。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種取消進(jìn)氣環(huán)的薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，相比于傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器，該穩(wěn)定器取消了進(jìn)氣環(huán)，并在外穩(wěn)定器入口處增加翻邊；區(qū)別于傳統(tǒng)的二維霧化槽，短型霧化槽具有更短的展向長度，此外在短型霧化槽上還開有徑向小孔；調(diào)整兩側(cè)外穩(wěn)定器之間距離以及噴油桿與薄膜蒸發(fā)式穩(wěn)定器之間距離，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油比例；改變外穩(wěn)定器型面，使未進(jìn)入薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器的燃油撞擊在外穩(wěn)定器上形成油膜并霧化。本發(fā)明利用薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器穩(wěn)定邊界寬的優(yōu)勢，在保證薄膜蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器穩(wěn)定燃燒的前提下，有效地改善了燃燒室出口溫度分布、縮短了火焰長度，改善了燃燒室出口溫度分布。
【IPC分類】F23R3-28
【公開號】CN104848256
【申請?zhí)枴緾N201510258045
【發(fā)明人】劉玉英, 劉廣海, 謝奕, 高昭
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月20日