[发明专利]气-气混合稳焰装置

说明书

气‑气混合稳焰装置，涉及发动机技术领域；包括斜切式波瓣混合器和盖板；斜切式波瓣混合器为轴向两端开口的中空锥柱状结构；盖板为截面内凹的板状结构；斜切式波瓣混合器的入口端与外部涡轮的出口端连接；盖板的内凹面与斜切式波瓣混合器的出口端形状一至；盖板的内凹面对应固定安装在斜切式波瓣混合器的出口端面上；盖板的外凸面与外部燃烧室的入口端对接；盖板为花瓣式结构；包括中心板和n个波瓣；中心板为圆形板状结构；n个波瓣均匀环状分布在中心板的侧边处；n为12‑24的正整数；本发明结构简单可靠，重量轻，可以在压力损失较低(富燃燃气在混合器中总压恢复系数≮0.80)的情况下，实现内涵富燃燃气与外涵空气的高效混合燃烧。

技术领域

本发明涉及一种发动机技术领域，特别是气-气混合稳焰装置。

背景技术

空气涡轮火箭发动机等组合动力发动机工作范围宽(Ma0～3.5+)，燃烧室入口空气和富燃燃气的流量、流速、温度、角度以及混合比等参数随发动机工况的变化而不断变化。在燃烧室内组织内涵富燃燃气与外涵空气的二次稳定高效燃烧，对于发动机性能至关重要，而提高富燃燃气与空气的混合均匀度是燃烧室实现高效率燃烧的最有效途径。常规内外涵气流混合采用波瓣式混合器，利用波瓣尾缘两股气流边界层黏性剪切强化混合。但富燃燃气在气态环境中的穿透能力有限，单纯依靠内、外涵气流速度差的黏性剪切很难实现两股气流在短距离内的高效均匀混合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供气-气混合稳焰装置，结构简单可靠，重量轻，可以在压力损失较低(富燃燃气在混合器中总压恢复系数≮0.80)的情况下，实现内涵富燃燃气与外涵空气的高效混合燃烧。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

气-气混合稳焰装置，包括斜切式波瓣混合器和盖板；其中，斜切式波瓣混合器为轴向两端开口的中空锥柱状结构；盖板为截面内凹的板状结构；斜切式波瓣混合器的入口端与外部涡轮的出口端连接；盖板的内凹面与斜切式波瓣混合器的出口端形状一至；盖板的内凹面对应固定安装在斜切式波瓣混合器的出口端面上；盖板的外凸面与外部燃烧室的入口端对接。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述的盖板为花瓣式结构；包括中心板和n个波瓣；中心板为圆形板状结构；n个波瓣均匀环状分布在中心板的侧边处；n为12-24的正整数。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述斜切式波瓣混合器包括入口端座、锥柱段和n个凸起筋；其中，入口端座为环状结构；锥柱段为轴向两端开口的中空结构；锥柱段的大径端与入口端座对接；n个凸起筋沿轴向均匀环绕分布在锥柱段的外壁处；凸起筋为中空结构；且凸起筋内部与锥柱段的内部连通；凸起筋轴向远离入口端座的一端设置有开口结构；开口结构与锥柱段的小径端连通，共同组成斜切式波瓣混合器的花瓣状出口端；凸起筋轴向靠近入口端座的外壁为密封结构。.

在上述的气-气混合稳焰装置，所述中心板轴向对应固定安装在锥柱段的小径端；n个波瓣对应安装在n个凸起筋的开口结构处。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述波瓣所在平面与中心板所在平面的夹角a为135°-160°。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述锥柱段的侧壁、凸起筋的侧壁、中心板、和n个波瓣上均均匀对称设置有喷注孔。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述斜切式波瓣混合器出口端中部的圆形通孔直径r为外部燃烧室直径的15％-40％。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述斜切式波瓣混合器和盖板均采用高温合金材料；斜切式波瓣混合器的壁厚为1mm，盖板的壁厚为2mm。

在上述的气-气混合稳焰装置，所述喷注孔为圆形通孔，喷注孔直径为0.5-8mm；全部喷注孔的总面积为入口端座截面积的8％。

在上述的气-气混合稳焰装置，气-气混合稳焰装置的工作过程为：