[发明专利]一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构、控制方法

说明书

本发明涉及一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构、控制方法，采用气动火焰稳定与机械火焰稳定组合的方式，适用于航空涡轮发动机和不同加力状态下的工作需求。外环气动火焰稳定器主要用于大加力状态下工作，内环机械火焰稳定器主要用于点火和较小加力状态下工作。内环机械火焰稳定器具有固定尺寸，可以保证钝体后的回流区大小，起到稳定点火源的作用，且位于加力燃烧室内侧，周向尺寸小，可以减小加力燃烧室堵塞比，降低加力燃烧室流动损失。外环气动火焰稳定器径向几何截面尺寸小于内环机械火焰稳定器径向几何尺寸，在不开加力时仅存在几何尺寸上的堵塞比及流动损失，可以有效降低航空涡轮发动机非加力状态下的推力损失，提高推重比。

技术领域

本发明属于带加力燃烧室的航空涡轮发动机带加力燃烧室的技术，具体涉及一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构、控制方法。

背景技术

目前，具有加力燃烧室的航空发动机为组织燃烧，多采用火焰稳定器来构建回流区，以保证火焰稳定燃烧。传统火焰稳定器采用固定尺寸的机械式钝体来构建回流区，为保证回流区的尺寸，火焰稳定器通常几何尺寸较大，沿径向宽度一般为30mm～45mm，但因此使得加力燃烧室堵塞比大，压力损失大，降低了加力燃烧室的性能。而后发展出了多种火焰稳定器结构以及一体化方案，吸入式火焰稳定器、气动火焰稳定器、蒸发式火焰稳定器、沙丘驻涡稳定器和凹腔火焰稳定器。新型的火焰稳定器为降低损失，加入了更多火焰稳定结构形式，但由于稳定器工作边界窄还未大量应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构、控制方法，该方案适用于带加力燃烧室的航空涡轮发动机，可在加力燃烧室工作时，由气动稳定和机械稳定机制共同作用，在保证非加力时较小压力损失的前提下实现工作状态下的稳定燃烧。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种组合火焰稳定器加力燃烧室结构，包括加力燃烧室外机匣以及沿轴向布置在所述加力燃烧室外机匣内的加力燃烧室内锥、内环燃油总管、内环机械钝体火焰稳定器、外环气动火焰稳定器，其特征在于，

所述加力燃烧室外机匣整体呈筒形；

所述加力燃烧室内锥设置在所述加力燃烧室外机匣的进口中心处；

所述内环机械钝体火焰稳定器同轴设置在所述加力燃烧室外机匣内，其整体结构呈环形，横截面呈钝体结构；

所述内环燃油总管至少包括一进油总管和一与所述进油总管连通的环形集油管，所述环形集油管同轴设置在所述加力燃烧室外机匣内，并在轴向上设置在所述加力燃烧室内锥、内环机械钝体火焰稳定器之间，所述环形集油管上沿其周向设置有多个燃油喷射小孔，燃油经所述进油总管进入所述环形集油管内并经各所述燃油喷射小孔喷射到所述加力燃烧室外机匣内，经历雾化与蒸发过程，最后在所述内环机械钝体火焰稳定器后稳定燃烧，形成点火燃烧和小加力工作时燃烧区；

所述外环气动火焰稳定器的轴向位置至少基本与所述内环机械钝体火焰稳定器相同并在径向上布置在所述内环机械钝体火焰稳定器的外侧，所述外环气动火焰稳定器至少包括一气动火焰稳定器进油总管、一与所述气动火焰稳定器进油总管连通的环形气动火焰稳定器集油管、一气动火焰稳定器进气总管、一与所述气动火焰稳定器进气总管连通的环形气动火焰稳定器集气管以及沿周向均匀设置在所述环形气动火焰稳定器集气管上的多个射流稳定装置，所述气动火焰稳定器集油管同轴设置在所述气动火焰稳定器集气管的上游，每一所述射流稳定装置至少包括一两端封闭并沿轴向延伸的管状腔体，各所述管状腔体的上游侧壁上设有与所述气动火焰稳定器集气管连通并固定连接的通孔，各所述管状腔体的上游末端分别通过一喷油管与位于上游的所述气动火焰稳定器集油管连通，各所述管状腔体的下游侧壁上设有一环形扩稳锥体，各所述管状腔体的侧壁上还设有多个位于所述环形扩稳锥体下游的喷射孔，各所述管状腔体的内部形成混合蒸发腔，燃油与高压空气在所述混合蒸发腔内混合后从各所述喷射孔进入所述加力燃烧室外机匣内，在所述内环机械钝体火焰稳定器后所述第一燃烧区的引燃下稳定燃烧，形成大加力工作时的主燃区。