一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构 |
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| 申请号 | CN202410326404.3 | 申请日 | 2024-03-21 | 公开(公告)号 | CN118009359A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 南昌航空大学; | 发明人 | 江平; 许珈铭; 言林; 王熙文; 吴泽俊; 盛志强; 孙海俊; 何小民; 于小兵; 付明桃; 李锦添; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种驻涡式高原涡喷 发动机 火焰筒结构，属于发动机火焰筒技术领域，包括火焰筒凹腔、燃烧腔和掺混腔，所述燃烧腔与所述掺混腔均设置于所述火焰筒凹腔的一侧，且所述燃烧腔与所述掺混腔处于同一平面上，所述掺混腔的外壁上均匀设置有若干凹槽，所述凹槽的内部均开设有若干掺混控，且所述掺混腔的前壁处设有冷却环。本发明采用上述的一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，可增加燃气在燃烧腔内的滞留时间，提高了燃烧效率，且避免了传统火焰筒存在开裂等故障的情况出现，延长了火焰筒的使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，其特征在于，包括火焰筒凹腔、燃烧腔和掺混腔，所述燃烧腔与所述掺混腔均设置于所述火焰筒凹腔的一侧，且所述燃烧腔与所述掺混腔处于同一平面上，所述掺混腔的外壁上均匀设置有若干凹槽，所述凹槽的内部均开设有若干掺混控，且所述掺混腔的前壁处设有冷却环。 |
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| 说明书全文 | 一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构技术领域[0001] 本发明涉及发动机火焰筒技术领域，特别是涉及一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构。 背景技术[0002] 随着不断增长的发动机与燃烧室的需求，火焰筒作为组织燃烧、提供出口温度场的主要载体，在设计与制造中也必然会提出更为严格的要求。比如更大的头部和主燃区进气量以保证更高温，更严格的火焰筒形位公差要求保证出口温度场，更有效的浮动配合保证高温升下的可靠工作。另外，低成本是所有发动机的共同追求，在满足上述要求下，还需要尽量保证发动机的生产成本。 [0003] 目前火焰筒在设计与制造中，各主要构件常常采取焊接的连接形式，比如挡溅盘和瓦块焊接在转接段上，比如火焰筒外环和帽罩焊接在一起等。火焰筒作为大型薄壁件，在焊接时，变形收缩情况较为明显，焊后壁面的轮廓度变化较大，在常规温升燃烧室火焰筒上可以使用。但是在高温升燃烧室火焰筒中，若火焰筒型面和主燃孔等形位公差在焊后控制不当，会造成燃烧室出口温度分布OTDF升高，造成局部高温，从而引起涡轮导向器超温烧蚀甚至熔化，造成发动机故障。同时，采用焊接形式的火焰筒，若局部出现烧蚀等情况，维修时需要更换整个焊接组件，维修使用成本较高。 [0004] 另外，一般按照平原设计的微型燃气涡轮发动机很难适应高原低压低氧环境，在平原正常使用的微型燃气涡轮发动机，到高原地区后常出现起动难、起动过程中热悬挂/冷悬挂、排气超温、起动失速、燃烧效率低、功率不足等问题，这也就给高原环境下微型燃气涡轮发动机燃烧室的研制带来很大的技术挑战。 [0005] 因此，为了解决高原低压低氧涡轮发动机燃烧室面临的众多技术难题，亟需一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构。 发明内容[0006] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，可增加燃气在燃烧腔内的滞留时间，提高了燃烧效率，且避免了传统火焰筒存在开裂等故障的情况出现，延长了火焰筒的使用寿命。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，包括火焰筒凹腔、燃烧腔和掺混腔，所述燃烧腔与所述掺混腔均设置于所述火焰筒凹腔的一侧，且所述燃烧腔与所述掺混腔处于同一平面上，所述掺混腔的外壁上均匀设置有若干凹槽，所述凹槽的内部均开设有若干掺混控，且所述掺混腔的前壁处设有冷却环。 [0008] 优选的，所述火焰筒凹腔分为凹腔前壁和凹腔后壁，所述凹腔前壁和所述凹腔后壁上均匀开设有若干冷却孔。 [0009] 优选的，所述凹腔前壁与所述掺混腔的一端通过焊接形式连接，所述凹腔后壁与所述燃烧腔的一端通过焊接形式连接。 [0010] 优选的，所述凹腔前壁的外壁处开设有若干个第一进气槽，所述凹腔后壁与所述燃烧腔的连接处开设有若干个第二进气槽。 [0011] 优选的，所述凹腔前壁处还设有若干个主燃孔，所述主燃孔与所述燃烧腔相对应设置。 [0012] 优选的，所述主燃孔的孔径大于所述冷却孔的孔径。 [0013] 优选的，所述火焰筒凹腔处对称设置有供油组件，所述供油组件与所述火焰筒凹腔的外壁焊接相连。 [0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0016] 图1为本发明一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构的示意图。 [0017] 附图标记说明： [0018] 1‑火焰筒凹腔，2‑凹腔前壁，3‑凹腔后壁，4‑第一进气槽，5‑第二进气槽，6‑主燃孔，7‑冷却孔，8‑供油组件，9‑掺混腔，10‑燃烧腔，11‑凹槽，12‑冷却环，13、掺混孔。 具体实施方式[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0021] 实施例一 [0022] 图1为本发明一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构的示意图，如图1所示，本发明提供了一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，包括火焰筒凹腔1、掺混腔9及燃烧腔10，燃烧腔10与掺混腔9均设置于火焰筒凹腔1的一侧，且燃烧腔10与掺混腔9处于同一平面上。其中，具体结构包括如下： [0023] 火焰筒凹腔1分为凹腔前壁2和凹腔后壁3，凹腔前壁2和凹腔后壁3上均匀开设有若干冷却孔7，用于降低火焰筒凹腔1处的温度。凹腔前壁2与掺混腔9的一端通过焊接形式连接，凹腔后壁3与燃烧腔10的一端通过焊接形式连接，以此形成一个火焰筒整体结构。凹腔前壁2的外壁处开设有若干个第一进气槽4，凹腔后壁3与燃烧腔10的连接处开设有若干个第二进气槽5，分别用于向燃烧腔10的内部通入燃气，以保证燃气的充分燃烧。凹腔前壁2处还设有若干个主燃孔6，主燃孔6与燃烧腔10相对应设置，主燃孔6的孔径大于冷却孔7的孔径，保证了燃烧腔10的内部燃烧效率。 [0024] 掺混腔9的外壁上均匀设置有若干条凹槽11，目的在于为了使得空气与火焰筒壁更好的接触，以此避免火焰筒的高温开裂，凹槽11的内部还设置有掺混孔13，用于空气及燃气的充分混合。并且，在掺混腔11的前壁处设置有冷却环12，冷却环12的目的在于使得火焰筒避免形成冷却气膜。 [0026] 对经过改进后的火焰筒进行故障排查，将火焰筒经过800小时的加速模拟长试后，进行故障检查，为了证明结构改进火焰筒折故障情况是否得到改善，将其与原型火焰筒的故障情况进行对比，可以发现火焰筒经常出现裂纹故障的区域，结果为：原型火焰筒的筒壁上大多存在裂纹，且裂纹长度为20～40mm，改进后的火焰筒仅有一个火焰筒存在裂纹，且裂纹长度为5mm，并对原型火焰筒和改进火焰筒的报废情况进行检查，原型火焰筒的报废数量多于改进后的火焰筒结构。 [0027] 因此，本发明采用上述的一种驻涡式高原涡喷发动机火焰筒结构，可增加燃气在燃烧腔内的滞留时间，提高了燃烧效率，且避免了传统火焰筒存在开裂等故障的情况出现，延长了火焰筒的使用寿命。 [0028] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 |
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