[发明专利]一种可调边界燃烧的变几何超紧凑燃烧室

说明书

本发明公开了一种可调边界燃烧的变几何超紧凑燃烧室，包括：所述扩压分流器、节流盘、复合导向叶片通道依次套接于中心体外，且扩压分流器的内环出气口通过节流盘与复合导向叶片通道相连通；所述可变燃烧凹腔可实现变几何调节，其可调壁面包括转动倾斜和平行移动两种调节方式之一，凹腔外设置相应的机械调节机构；可变燃烧凹腔的内侧与复合导向叶片通道的进气口一侧敞通，扩压分流器的外环出气口通过凹腔前壁面上的二次流进气孔与燃烧凹腔连通，实现主次流同轴轴向进气。本发明能够实现凹腔壁面可调，有效控制燃烧凹腔空间，在相同的当量比范围内能有效降低燃烧室压力损失，改善出口速度分布，降低NO排放，拓展燃烧室工作范围。

技术领域

本发明涉及一种可调边界燃烧的变几何超紧凑燃烧室，属于超紧凑燃烧室结构技术领域。

背景技术

航空发动机的推重比作为重要的性能指标，直接影响飞机的航程、升限及载重。为了提高发动机的推重比，一是需要提高涡轮前燃气温度，增加出口速度，提高发动机推力，但过高的涡轮前进口温度会加大涡轮导向叶片冷却难度的和缩短整个发动机寿命；二是在推力一定条件下通过减小发动机质量提高发动机推重比。

传统发动机主燃室不仅包括富油燃烧的主燃区，还包括有对主燃区进行补燃的中间区和掺混区，燃烧室的轴向长度较长，质量较大；传统加力补燃室的燃烧过程也是沿轴向进行，燃烧室的长度和质量较大，均不利于改善发动机推重比。

超紧凑燃烧室是先进燃烧室之一，通过旋流涡流实现燃油沿周向燃烧和富燃/淬熄/ 贫燃燃烧，其最主要的优势是可以极大减小燃烧室的长度和质量，降低NO(一氧化氮)排放。超紧凑燃烧室已不仅应用于涡轮级间燃烧室，替代加力补燃室，美国空军实验室最新提出的带复合导向叶片的超紧凑燃烧室有望进一步替代主燃室。

现有不可调凹腔限制燃烧室燃烧组织空间，影响燃烧及流动性能，在吸取超紧凑燃烧室燃烧凹腔的设计经验上，本发明主要对燃烧凹腔结构进行改进，实现凹腔后壁面可调，有效控制燃烧凹腔空间，拓展燃烧室工作范围。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可调边界燃烧的变几何超紧凑燃烧室，实现凹腔壁面可调，有效控制燃烧凹腔空间，在相同的当量比范围内能有效降低燃烧室压力损失，改善出口速度分布，降低NO排放。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可调边界燃烧的变几何超紧凑燃烧室，包括扩压分流器、节流盘、复合导向叶片通道、中心体、可变燃烧凹腔；

其中，所述扩压分流器、节流盘、复合导向叶片通道沿轴向进气方向依次套接于中心体外，且扩压分流器包括内环及外环，其内环出气口通过节流盘与复合导向叶片通道相连通；所述扩压分流器的外环出气口与套接于复合导向叶片通道外侧的可变燃烧凹腔连通，且可变燃烧凹腔的内侧与复合导向叶片通道外侧敞通。

进一步的，所述可变燃烧凹腔可实现变几何调节，其包括凹腔前壁面、凹腔后壁面、可调壁面以及构成凹腔外侧的燃烧环，且燃烧环上沿圆周均布有若干进油孔；所述凹腔前壁面上沿圆周均布有若干倾斜贯穿的二次流进气孔，且扩压分流器的外环出气口通过凹腔前壁面上的二次流进气孔与可变燃烧凹腔连通；所述可调壁面包含转动倾斜和平行移动两种调节方式之一，且可变燃烧凹腔外设置有相应的调节机构。

进一步的，所述可调壁面沿圆周均布于凹腔后壁面的内侧，且可调壁面与凹腔后壁面通过铰链连接；所述可调壁面与出口壁面的衔接处呈弧形配合，从而实现可调壁面的转动后倾调节。

进一步的，所述转动后倾调节的调节机构包括曲柄滑块机构，且曲柄滑块机构包括固接于凹腔后壁面上的第一连杆、套接于第一连杆上的滑块以及与滑块铰接的第二连杆；所述第二连杆的另一端铰接于可调壁面上，从而将可调壁面的转动转化为滑块的直线运动，通过改变滑块位置实现可调壁面的后倾角度调节。