[发明专利]一种用于航空发动机燃烧室头部的涡流器

说明书

本发明属于一种用于航空发动机燃烧室头部的涡流器，该涡流器由内环叶片、外环叶片、内环叶片通道、外环叶片通道、收敛式出口段、安装耳、第一气流通孔、第二气流通孔以及护罩构成。采用高温合金材料精铸一体成型，护罩与涡流器本体通过焊接方式连接，并在焊接后经过滚压工艺成型；第二气流通孔是在滚压护罩前进行加工。采用本发明提出的涡流器可使燃烧室头部产生高速旋转气流，从而增加了气流与油雾锥的相对速度，改善了燃油雾化以及油气混合气的形成；同时在火焰筒头部产生低压区进而形成热回流区，以保证火焰稳定；为头部提供适量空气，保证头部具有合适的余气系数。涡流器工作性能的好坏将直接影响发动机燃烧室的综合性能。

技术领域

本发明属于航空发动机领域，特别是涉及一种用于航空发动机燃烧室头部的涡流器。

背景技术

在现代航空发动机燃烧室部件的设计中，要求燃烧室尺寸小、重量轻、长度短，而燃烧室内气流的参考速度较高，导致燃油与空气进行混合燃烧的时间很短，要在较短的时间内达到充分燃烧的目的，通常会在火焰筒头部安装有涡流器。

涡流器是航空发动机燃烧室的一个重要部件，它的工作性能的好坏将直接影响发动机燃烧室的综合性能。涡流器使燃烧室头部产生高速旋转气流，增加了气流与油滴的相对速度，改善了燃油雾化以及油气混合气的形成；同时在火焰筒头部产生低压区进而形成热回流区，以保证火焰稳定；为头部提供适量空气，保证头部具有合适的余气系数。

目前，现有的在研涡扇系列发动机燃烧室多采用单级涡流器结构，单级涡流器形成的旋转气流主要用于在火焰筒头部产生回流区，辅助燃油雾化效果较差，导致燃油与空气掺混不充分，燃烧室工作性能不理想。为适应现代航空发动机的研制需求，在总结现有结构及前期设计经验的基础上，改进设计出本发明的涡流器结构。

发明内容

本发明的目的是：设计一种用于航空发动机燃烧室头部的涡流器，保证最大限度的燃烧室工作性能，从而满足现代航空发动机研制需要。

技术方案：本发明提供了一种用于航空发动机燃烧室头部的涡流器，该涡流器具有内环叶片1、外环叶片2、内环叶片通道3、外环叶片通道4、收敛式出口段5、安装耳6、第一气流通孔7、第二气流通孔8以及护罩9组成；其中1～7采用高温合金材料精铸一体成型；护罩9与涡流器本体通过焊接方式连接，并在焊接后经过滚压工艺成型，第二气流通孔8是在滚压护罩9前加工。

进一步的，锥形出口段5外表面喷涂高温陶瓷，以保证其在高温环境下稳定工作。

进一步的，涡流器内、外环通道直径沿轴向不变。

进一步的，内、外环叶片1、2为直叶片，即与涡流器轴线的夹角沿径向不变。

进一步的，内、外环叶片旋向相反。

进一步的，收敛式出口段5采用锥形出口段。

气流通过涡流器内环通道3、外环叶片通道4以及第二气流通孔8进入燃烧室。气流在通过涡流器时，由于叶片与涡流器轴线具有一定的夹角，使气流流动状态发生了很大的改变，产生旋流。通过内环叶片通道3的气流主要用于雾化燃油，通过外环通道4的气流主要用于在火焰筒头部产生回流区，帮助实现稳定燃烧。收敛式出口段5能够使燃料与旋流空气在进入燃烧室头部前进行充分预混，同时增加出口气流旋转强度，达到改善燃烧性能的效果。

安装耳6与火焰筒头部安装结构连接，实现涡流器在火焰筒头部可靠安装。第一气流通孔7与燃油喷嘴配合，燃油喷出后与通过内环通道3的旋转气流相互作用，充分雾化掺混。第二气流通孔8与护罩9共同作用，用于冷却出口段5以及吹除涡流器工作过程中的积碳。

本发明的优点是：既能保证火焰筒头部的空气流量，又能够产生足够强的回流区和良好的气动雾化性能，同时涡流器结构简单，加工方便，是一种能够满足现代高温升大热负荷主燃烧室头部设计的涡流器。

附图说明