[实用新型]一种折叠V型钝体驻涡火焰稳定器

说明书

本实用新型公开了一种折叠V型钝体驻涡火焰稳定器，属于热能与动力工程领域，由若干组结构相同或相近的折叠V型钝体驻涡火焰稳定器单体组合成，每个火焰稳定器单体包括两个等截面、等翼展长度的翼面按角度α焊接而成，或者通过高温合金增材制造直接制成；翼面的翼展长度为L，取值为4～8倍的槽宽。若干火焰稳定器单体的组合形式为：径向，周向，或径向与周向混合。本实用新型对来流适应性好，稳燃性好，火焰稳定，吹熄边界宽；钝体下游燃气掺混性好，流动阻力小，总压恢复系数高；结构简单，易于完整掌握其在不同工况下的流动与燃烧特性，更易于与航空发动机已有型号进行匹配，改进现有航空发动机性能。

技术领域

本实用新型属于热能与动力工程领域，具体是一种折叠V型钝体驻涡火焰稳定器。

背景技术

加力燃烧室是军用航空燃气涡轮发动机区别于民用航空发动机的重要特征之一，它通过在航空发动机尾喷管上游利用主燃烧室未燃尽的氧气组织二次点火燃烧，来进一步提升发动机尾喷管喷出的燃气温度和燃气速度，使短时间内的发动机推力得到大幅提升。

加力燃烧室可以短时间内提高飞机推重比，全面改善战机机动性并扩大飞行包线(可将升限提高到22～23km，最大飞行马赫数提高到2.5～3)，提升战机短距起飞、制空、截击、突防和逃逸等关键能力，其性能也直接影响到战机、导弹等武器装备的极限性能，往往在加力燃烧开启的数分钟甚至数秒钟内，就将决定战机和飞行员的生死存亡，决定导弹的突防成败和命中率。然而也正由于加力燃烧室始终工作于发动机极限工况附近，其工作环境也是发动机热端部件中条件最为恶劣处之一，恶劣的工况给航空发动机加力燃烧室设计带来的首要问题，就是燃烧不稳定性问题。如参考文献[1]：《燃烧不稳定性模拟实验技术》；张蒙正著，西北工业大学出版社，将加力燃烧室的燃烧不稳定性以类似于声学谐振型振荡的形式，依据频率分为低频、中频和高频燃烧不稳定性。

加力燃烧室内的燃烧不稳定除了导致火焰振荡猝熄(extinct)外，还可能导致①燃烧室局部热载荷提高，造成结构材料变形、烧蚀甚至完全失效；②火焰脉动产生的过载载荷造成机械破坏；③造成发动机性能偏离设计点，推力剧烈波动，如起飞阶段燃烧失稳，将导致推力骤降、机毁人亡的恶性事故；④给发动机尾喷管(尤其是新型发动机的矢量推力喷管)精确控制带来困难。因此，在加力燃烧室内必须合理设计安装与发动机设计性能、设计工况相匹配的火焰稳定器，以确保在恶劣条件下仍能够较好地组织点火、稳定燃烧。

火焰稳定器的结构和布局决定了加力燃烧室的点火性能、火焰稳定性能、燃烧效率和流动阻力，也因此，提升火焰稳定器的燃烧综合性能、降低火焰稳定器的阻力，就能够直接提升加力燃烧室的性能，从而提高发动机的总体性能。

如YF-120在原型机研发时，利用三维流设计的新方法，克服了加力燃烧室大量采用径向稳定器容易导致燃烧振荡的问题，提出了一种以径向火焰稳定器为主的、由中心环状V形稳定器与12根径向稳定器组合而成的加力燃烧室稳燃方案；参考文献[2]：《航空发动机结构设计分析》，陈光著。

目前军用航空发动机加力燃烧室火焰稳定器最常用的钝体结构即为V形钝体，即火焰稳定器的二维单元体结构是V形结构，并根据实际需求，在轴向上将二维V形单元体拉伸成三维的火焰稳定器单元体，最后通过一定的组合形式，将这些三维火焰稳定器单元体组合为环形火焰稳定器、径向火焰稳定器或环形和径向的组合，实际上用于形成值班火焰的蒸发式火焰稳定器也可以看作是一种自带油气喷嘴的V形钝体。

但是V形钝体的缺点也十分明确，即非加力状态的总压损失大，火焰稳定性只受来流油气比控制，点火油气比高，贫油稳定燃烧范围较窄，高空接通加力可靠性差，火焰稳定器壁温不均匀，易产生结构变形等。为此早期的一个简单改进是采用缝隙V型(双V型)钝体结构，参考文献[3]：张洪滨,王纪根.双V型火焰稳定器的研制和应用[J].推进技术,1994,15(3):38-43.)，双V形火焰稳定器在主要设计参数方面与V形火焰稳定器基本一致，不同之处在于双V形火焰稳定器的前缘增加了一个较小的V形稳定器，通过大小火焰稳定器的套叠，在头部形成两道一定宽度的进气缝。