[发明专利]一种新型预热式驻涡燃烧室

说明书

本发明提供了一种新型预热式驻涡燃烧室。通过将主燃级与预燃级燃油管道从驻涡燃烧室后方沿燃烧室壁面延伸到燃烧室头部，使燃油在进入燃烧室燃烧前能被燃烧室的壁温加热，加热后的燃油分别从不同入口喷入燃烧室内，从预燃级气流通道进入的空气由于流线型凹腔的存在会形成一个单驻涡的回流区，能为主燃区燃烧提供稳定的高温热源。同时，由于凹腔采用的是流线型的壳体，在迎风面积增加不大的情况下，能形成稳定的高温热源，大大提高燃烧室的贫油熄火性能，且很大程度上降低了由于驻涡区的存在而造成的流动损失，使驻涡区的油气掺混程度大大提高，提高燃烧效率。

技术领域

本发明属于驻涡燃烧室领域，具体涉及一种新型预热式驻涡燃烧室

背景技术

随着各国第五代战机技术储备的不断积累，第六代战机的研制已被提上日程。与第五代战机相比，第六代战机设计目标要求是亚音速巡航半径达到10000千米，超音速巡航半径大于1600千米。为达到上述指标，与之匹配的新一代高性能发动机必须在现有涡轮风扇发动机的基础上进一步提高推重比、增加单位推力、降低油耗。

20世纪90年代中期逐渐发展出驻涡燃烧室这一新型燃烧组织方式。驻涡燃烧室由两大部分组成，分别是主燃室与预燃室，主燃室提供动力，预燃室通过凹腔形成回流区从而实现稳定火焰的作用；由于驻涡区不易受主流的影响，因此在点火条件很差的环境中，驻涡燃烧室仍能保持良好的点火性能以及贫油熄火性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种新型预热式驻涡燃烧室设计方案，该方案不同与常规驻涡燃烧室通过矩形凹腔产生回流区的方法，而是应用流动损失小的流线型壁面结构产生单驻涡的方式，并且将主燃级与预燃级的燃油管道从燃烧室后方向前贴壁布置，以此实现燃油的预热，使得燃油在燃烧室内能更快速的雾化和掺混，从而提高燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种新型预热式驻涡燃烧室。

本发明技术方案如下：

一种新型预热式的驻涡燃烧室，包括：燃烧室、凹腔、燃油管道、燃油喷嘴安装孔、预燃级空气流道和旋流器。其特征在于：燃烧室由主燃区，预燃区组成，其中预燃区由凹腔组成，凹腔壁面的曲线为光滑的至少二次可导的样条线，燃油管道分为主燃级燃油管道和预燃级燃油管道，两燃油管道均贴壁分布，经不用的安装孔进入燃烧室内与燃油喷嘴安装孔相连，主燃级燃油管道的直径为3-4mm，预燃级燃油管道的直径为2-3mm，预燃区设置两排空气流道，空气流道的直径可根据实际预燃区燃烧所需空气量设置为5-10mm，且打孔方向与预燃区壁面垂直，旋流器安装在主燃区进气口处，旋流器叶片数量为10-14，叶片厚度为3-8mm，叶片角度为30°-60°，取顺时针方向，新型预热式驻涡燃烧室的具体尺寸应根据燃烧室整体性能指标的要求进行具体设计。

本发明具有以下有益效果：

新型预热式驻涡燃烧室与现有驻涡燃烧室不同，由于将燃油管道从燃烧室后方向前贴壁布置，当燃烧室开始工作后，进入燃烧室的燃油都会受到燃烧室壁温的加热，使燃油预热，从而使燃油在进入燃烧室之前有更好的流动性并且更容易雾化，从而可以提高燃油在燃烧室的燃烧效率，其次，与现有驻涡燃烧室采用矩形凹腔形成驻涡不同，该新型预热式驻涡燃烧室采用的具有至少二次可导的样条线作为凹腔的外形，不仅可以大大减小来流在凹腔内流动造成的流动损失，而且能分散因燃烧的高温带来热应力从而避免应力集中导致燃烧室的结构遭到破坏，同时凹腔内形成驻涡使能得燃烧室的贫油熄火性能、燃烧稳定性及高空点火性能提高。

附图说明

图1：新型预热式驻涡燃烧室三维示意图

图2：新型预热式驻涡燃烧室正视图

图1中：1-预燃级空气流道 2-燃烧室壳体 3-主燃级燃油喷嘴安装孔 4-预燃级燃油喷嘴安装孔 5-凹腔

图2中：1主燃级燃油管道-2-预燃级燃油管道 3-旋流器