[发明专利]一种适用于小头部倾斜角下的斜流燃烧室侧壁面结构

说明书

本发明涉及一种适用于小头部倾斜角下的斜流燃烧室侧壁面结构，可以增强燃烧室火焰的稳定性。本发明的侧壁面结构为小倾斜角下的斜流燃烧室所特有，其由带冷却孔的平板和凹形板拼接而成，平板上的冷却孔与平板成一定角度，相邻排的冷却孔交错排列；凹形板截面呈“凹”字形，与带冷却孔的平板组成矩形冷却通道。由平板和凹形板组成的矩形冷却通道位于两头部交接处的燃烧室内部，改变该区域的速度分布，从而使侧壁面附近产生旋涡而增强火焰驻定，冷空气则从冷却通道流入对侧壁面进行对流冷却。通过侧壁面这种结构，可以对小头部倾斜角下的斜流燃烧室起到整流作用，使燃烧室内部的回流区结构变完整，进而增强火焰的稳定性，有效扩宽燃烧室的稳燃边界。

技术领域

本发明涉及航空发动机燃烧室设计领域，涉及一种斜流燃烧室的侧壁面结构，是一种扩宽稳燃边界和增强火焰稳定性的结构，具体来说是一种应用于小头部倾斜角下的斜流燃烧室的侧壁面结构。

背景技术

在航空发动机中，空气先经过压气机进行增压，接着压气机末级导叶把空气方向调整为轴向而进入燃烧室。在燃烧室中，燃油喷射系统向高压空气流中喷油并点火燃烧，燃烧后形成高温、高压燃气通过涡轮入口导叶进一步调整气流的流动方向，最后气流推动涡轮动叶而做功。为了进一步提高航空发动机的推重比，相关研究人员提出了一种非轴向进气的斜流燃烧室结构，其有望减少甚至取消压气机出口和涡轮入口的导叶数量。同时，由于导叶数的减少，相关的气动损失也会相应降低。另一方面，涡轮入口导叶数的减少也可以相应的减少涡轮所需的冷却空气量。但是，由于斜流燃烧室的火焰筒头部之间采用侧板连接，其内部的回流区结构与火焰筒头部与燃烧室轴线之间的夹角α相关。当α大于38°时，燃烧室内部为完整的回流区结构，其火焰稳定性较强，但是此时α过大会导致相邻旋流器之间产生干涉，在工程实际中难以实现；当α小于38°时，相邻旋流器之间相隔较远的距离，不会产生干涉，能满足工程应用，但是此时燃烧室内部的回流区结构不完整，使火焰的稳定性变差。

为了解决小头部倾斜角下斜流燃烧室内部的回流区不完整的问题，需要对燃烧室的侧壁面进行新的结构设计。由于燃烧室中广泛采用旋流来稳定火焰，如果通过新的设计让侧壁面对旋流产生对称的约束，则能改变燃烧室内部的压力分布，使负压区域扩大，则可以形成完整的回流区，提高火焰的稳定性和扩宽可燃性边界。

发明内容

针对现有斜流燃烧室结构的上述缺点和不足，本发明提供了一种适用于小头部倾斜角下的斜流燃烧室侧壁面结构，通过本发明的侧壁面结构可以解决小头部安装角下燃烧室火焰稳定性差的问题，有效扩宽斜流燃烧室的稳燃边界。

为实现上述技术目的，本发明的斜流燃烧室结构通过以下技术方案实现：

一种适用于小头部倾斜角下的斜流燃烧室侧壁面结构，包括一带孔平板和一凹形板，其特征在于：

所述带孔平板上开有阵列布置的多排冷却孔，各所述冷却孔的法向与所述带孔平板的法向具有夹角，相邻各排的冷却孔交错排列；

所述凹形板的横截面至少基本呈凹形，包括一底板和位于所述底板宽度方向左右两侧的两侧板；

所述带孔平板的长度大于所述凹形板的长度，所述带孔平板以在长度方向上的一端与所述凹形板对齐的方式固定设置在所述凹形板的左右两侧板的顶部，使得所述凹形板的底板、左右两侧板与带孔平板形成一冷却通道；

所述凹形板完全插入斜流燃烧室两头部交界处的火焰筒内部，所述带孔平板的另一端则正对来流方向且与燃烧室头部面板平齐，一部分冷却空气从所述冷却通道所述冷却通道进入斜流燃烧室，对所述凹形板的底板进行对流冷却，另一部分冷却空气则穿过所述带孔平板中的冷却孔对平板冷却保护。

优选地，所述凹形板的长度L₁为所述带孔平板长度L₂的一半，凹形板的侧面高度h为1～2mm,凹形板和带孔平板的厚度为1.5mm-2mm。