[发明专利]航空发动机催化-预混分级燃烧室及运行方法

权利要求书

1.一种航空发动机催化-预混分级燃烧室，该燃烧室为沿发动机轴向布置的环形结构，燃烧室的入口为高压压气机的出口，燃烧室的出口为高压涡轮的入口，其特征在于：它包括预燃区、预混反应区、催化反应区、次级燃烧区及均相反应区五个反应区，来实现燃料的分级燃烧，上述预燃区上设有预燃区燃料喷嘴，安装有预混区燃料喷嘴的预混区环绕在预燃区的外面，上述预混区分别与次级燃烧区、催化反应区相连，上述均相反应区上设有二次空气喷嘴，催化反应区的一侧连接在燃烧室内壁上；另一侧通过金属壁形成次级燃烧区，在次级燃烧区上安装有挡板，挡板的一侧连接在次级燃烧区的金属壁上；另一侧可动。

2.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室，其特征在于：所述的催化反应区整体呈蜂窝状结构，该结构由蜂窝状反应器载体与蜂窝状反应器通道构成。

3.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室，其特征在于：在催化反应区的前后安装有热电偶，热电偶将测量信号传递给控制器用于在不同反应区进行燃料流量分配。

4.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室，其特征在于：所述的催化反应区与次级燃烧区位于预燃区后，均相反应区位于催化反应区与预混反应区后。

5.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室，其特征在于：所述的预混反应区采用旋流器实现燃料与空气的均均混合。

6.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室，其特征在于：所述的催化反应区后安装稳流器。

7.如权利要求1所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室的运行方法，是在发动机处于不同的工作状态所需的输出功不同时，可以采用不同的工作方法，在飞机起飞阶段，发动机输出功最大，次级燃烧区前的挡板处于全开状态，通过预混区混合好的可燃物进入次级燃烧区和催化反应区进行反应，由于催化剂的反应特性，通过预燃区对进入催化反应区的可燃混合物进行加热以满足催化反应区的入口温度要求，在可燃混合物进入催化反应区之前通过热电偶对可燃混合物的温度进行测量，如果可燃混合物的温度低于催化反应区催化剂的活化温度将通过增加预燃区燃料喷嘴的燃料流量来提高催化反应区入口温度，在催化反应区出口安装热电偶用于测量催化反应区出口温度，使出口温度控制在催化剂可长时间工作而不被烧蚀的温度范围内，如果催化反应区出口温度过高或过低，可通过调节器调节进入预混区的燃料流量来调节催化反应区出口温度。

8.如权利要求7所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室运行的具体方法，在预燃区的燃料由伸入预燃区的燃料喷嘴进入反应区，采用扩散火焰燃烧方法进行反应以提高进入次级燃烧区的温度，燃料与空气的预混区环绕在预燃区的外面，在预混区的内燃料喷嘴提供的燃料与空气喷嘴提供的氧化剂进行预混，形成富油的预混可燃物，在预混区内形成的可燃物可进入与之相连的次级燃烧区或催化反应区，或同时进入次级燃烧区和催化反应区进行反应，反应后的产物进入后面的均相反应区与二次空气喷嘴的空气流进行掺混并反应，催化反应区的一侧连接在燃烧室内壁上另一侧通过金属壁形成次级燃烧区，在次级燃烧区安装挡板，一侧连接在次级燃烧区的金属壁上，另一侧为可运动状态，在飞机起飞阶段需要发动机在最大输出功下工作时挡板处于全开状态，此时次级燃烧区和催化反应区都处于工作状态。在飞机处于巡航状态和降落时发动机输出功较小，此时关闭挡板使预混燃料进入催化反应区进行反应，进入预燃区和预混区的燃料流量根据预先设定的催化反应区入口温度进行分配，在催化反应区入口安装热电偶用于测量入口温度，确保催化反应区的入口温度满足催化反应对温度的要求，热电偶测量信号传递给控制器用于在不同反应区进行燃料分配，在催化反应区后安装稳流器，一方面可以增大过渡段面积，另一方面可以实现催化反应尾气与二次流空气的均均混合，利于后面的均相反应。

9.如权利要求7所述的航空发动机催化-预混分级燃烧室运行的具体方法，所述的催化反应区的入口温度范围为650-850℃，催化反应区后的温度小于1000℃。