[发明专利]主动气流控制调节装置和包括该装置的发动机燃烧室

说明书

技术领域

本发明属于能源与动力燃烧装置领域，涉及一种航空发动机的燃烧室，尤其涉及一种带有气流调节装置的燃烧室。

背景技术

民用航空发动机污染排放标准日趋严格，目前采用的CAEP6(Committee on Aviation Environmental Protection)标准已对传统发动机提出严峻挑战。而最新的CAEP8标准提出将NOx的排放在CAEP6的排放标准上降低15％，随着航空业的迅猛发展和人们环保意识的不断提高，未来对燃气轮机燃烧室污染排放会提出更高的要求。

新一代低污染燃烧室以GE公司采用LPP(Lean PremixedPrevaporized)技术的TAPS燃烧室的GEnx发动机为代表，NOx排放比CAEP6标准降低了50％以上。LPP技术是把预先混合蒸发的混气送入燃烧区，然后在较贫的当量比下工作。稳定燃烧与火焰熄火的裕度越小，产生的NOX也越少。实际上，贫预混燃烧技术已经在以天然气为燃料的地面燃机上得到了成功的应用，可以有效降低NOX排放。然而，该技术面临的主要问题是高进口温度下预混区内会发生自点火或回火以及由压力脉动和热释放脉动相互耦合导致的热声振荡。将LPP燃烧室应用于航空发动机，所面临一个问题就是在小工况下贫油熄火的问题。对于贫油燃烧室，需要较多的头部进气量来保持较低的当量比。这样，在燃油流量较低时，头部进气量依然较大，此时如何保证燃烧稳定性并避免贫油熄火是一个极具挑战性的问题。

发明内容

本发明的目的是保证燃烧室在不同工况下的燃烧稳定性，通过提供一种主动气流控制调节装置，来调节不同工况下燃烧室内的流量分配，有效解决小工况下贫油熄火的问题。

为此，根据本发明的第一个方面，提供一种主动气流控制调节装置，适用于调节燃烧室内气流分配，包括沿燃烧室周向布置的多个执行机构、用于将所述多个执行机构集成在一起的环形转接段、以及用于支撑和作动该环形转接段的至少一个作动机构，其中，每个执行机构包括：

套筒，其固定于燃烧室的外机匣上并设置有径向延伸进入燃烧室内的外导向槽和内导向槽；

外拉杆，其径向可移动地贯穿外导向槽延伸；

内拉杆，其径向可移动地贯穿内导向槽延伸，并且其移动方向与外拉杆的移动方向相反；

外翻板，其两端可枢转地分别连接于外拉杆的径向内端和燃烧室内的外帽罩；

内翻板，其两端可枢转地分别连接于内拉杆的径向内端和燃烧室内的内帽罩；并且

其中，通过所述作动机构带动所述环形转接段在第一轴向位置和第二轴向位置之间平动，使得当环形转接段处于其第一轴向位置时，外翻板和内翻板分别在外拉杆和内拉杆的相向运动带动下收缩供气体进入燃烧室火焰筒的空间，而当环形转接段处于其第二轴向位置时，外翻板和内翻板分别在外拉杆和内拉杆的背向运动带动下扩大供气体进入燃烧室火焰筒的空间。

优选地，环形转接段包括多对从环形转接段轴向向外延伸的杆件，每对杆件包括：

外杆件，其通过一个外连杆与一个执行机构的外拉杆关联，其中，外连杆的一端与外杆件的自由端可枢转地连接，另一端与外拉杆的径向外端可枢转地连接；

内杆件，其通过一个内连杆与所述一个执行机构的内拉杆关联，其中，内连杆的一端与外杆件的自由端可枢转地连接，另一端与内拉杆的径向外端可枢转地连接；

其中，当环形转接段处于其第一轴向位置时，外拉杆的径向内端位于其最内径向位置，内拉杆的径向内端位于其最外径向位置，这时外翻板和内翻板之间供气流通过的空间最小，从而进入燃烧室内火焰筒的空气最少而进入燃烧室内环腔和外环腔的气体最多；当环形转接段处于其第二轴向位置时，外拉杆的径向内端位于其最外径向位置，内拉杆的径向内端位于其最内径向位置，这时外翻板和内翻板之间供气流通过的空间最大，从而进入燃烧室内火焰筒的空气最多而进入燃烧室内环腔和外环腔的气体最少。

优选地，每个所述作动机构包括：

安装座，其固定于外机匣上；

作动筒，其构成为轴向可伸缩地移动并在其自由端与环形转接段连接，从而带动环形转接段在第一轴向位置和第二轴向位置之间移动。

优选地，上述至少一个作动机构包括两个作动机构，该两个作动机构相对环形转接段径向对称地布置。这样的布置可有效保证环形转接段能够沿轴向平动。

进一步优选地，所述作动机构为液压作动机构。