[发明专利]一种新型变截面航空发动机燃烧室

说明书

本发明公开了一种新型变截面航空发动机燃烧室，包括在燃烧室内设置的前钝体、凹腔和后钝体，所述前钝体和后钝体在燃烧室所处的位置分别为前燃烧室和后燃烧室；所述凹腔由前钝体和后钝体之间形成，气体通道上设置折角，所述后钝体平行于燃烧室通道的侧面上设置带有旋流器的射流孔，能够优化现有燃烧室存在的问题，并实现高效燃烧、低排放和低总压损失。

技术领域

本发明属于航空发动机燃烧室领域，尤其涉及一种新型变截面航空发动机燃烧室。

背景技术

近些年来，民用航空业得到了快速发展，航空发动机的研发朝着大推力、低排放的方向努力。目前，低排放燃烧室的研究主要集中在驻涡燃烧室(TVC)，TVC具有燃烧效率较高、污染物排放较低、燃烧室内的温升较低和总压损失比较小的优点。但是如果要实现以上优点，就要满足TVC工作时的理想状况，比如使油气快速均匀混合、在凹腔内形成理想的双涡结构等。

为了实现理想的双涡结构，有学者提出采用在凹腔前壁面上部喷射油气混合物，后壁面中部喷射空气，但是空气和油气的喷射速度难以控制在一个较好水平。另外有学者提出使用导流片和后钝体的TVC，利用导流片将主流的一部分油气导入凹腔，以形成较为理想的双涡结构，再利用后钝体的扰流作用，使得油气混合更加均匀，但是凹腔为一个比较复杂的部件，它的尺寸对燃烧性能有很大影响，特别是对于前后壁喷油气和空气的TVC，实现起来更困难。此外，也有不使用凹腔的燃烧室，虽然带导流片和后钝体，但是那样依然会使得油气在流动过程中混合程度低，导致燃烧效率低，同时容易造成燃烧区域温度分布不均匀，不利于降低排放。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种新型变截面航空发动机燃烧室，目的在于避免使用结构复杂的凹腔，使已有燃烧室存在的问题得到优化，并实现高效燃烧、低排放和低总压损失。

一种新型变截面航空发动机燃烧室，包括在燃烧室内设置的前钝体、凹腔和后钝体，所述前钝体和后钝体在燃烧室所处的位置分别为前燃烧室和后燃烧室；所述凹腔由前钝体和后钝体之间形成，气体通道上设置折角，所述后钝体平行于燃烧室通道的侧面上设置带有旋流器的射流孔；

进一步，所述后钝体上设有2排射流孔，每排设置4个，每个射流孔的孔直径为4mm；

进一步，所述旋流器为叶片式轴向旋流器；

进一步，所述折角对称设置在气体通道上，用于连接前燃烧室和后燃烧室，使得后燃烧室通道的宽度比前燃烧室窄，且折角3的角度为30°；

进一步，所述折角设置在距离入口处的长度为整个燃烧室长度的0.4倍处，所述折角的高度为燃烧室进气口通道宽度的0.5倍，所述燃烧室进气口通道宽度为前燃烧室的上表面与前钝体的上表面之间的宽度；

进一步，折角底端与后燃烧室通道连接的位置与后钝体的前端面在同一个垂直面上。

进一步，所述前钝体圆弧形前壁面的预热装置对气流进行预热；预热装置设置于前钝体内部，预热方式为在前钝体圆弧面内部、紧贴着前壁面使用发热元件，例如铁铝合金、镍铬合金等金属材料和碳化硅、二硅化钼等非金属材料，在发热元件上通电流而使元件发热，从而使前钝体前壁面被加热，达到预热主流的效果。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种新型变截面航空发动机燃烧室，采用折角和带旋流器的射流孔，使得来流更好地湍流化，并使用预热装置使来流温度升高，从而提高燃料利用率，改善燃烧室出口温度分布，使得NO的生成保持在一个较低的水平，同时可以显著提高燃烧室出口流速，从而提高燃气轮机的性能。

附图说明

图1是本发明一种新型变截面航空发动机燃烧室立体图；

图2是本发明燃烧室俯视图；

图3是本发明旋流器叶片示意图；

图4是本发明旋流器结构示意图。