[发明专利]具有混气功能的支板稳定器和一体化加力燃烧室

说明书

为解决现有加力燃烧室一体化设计方案使得回流区和燃烧区域前移导致燃烧不充分、点火和火焰稳定的难度增加的问题，本发明提出了一种具有混气功能的支板稳定器和一体化加力燃烧室。本发明支板稳定器中部设有两个对称的开式凹腔，该开式凹腔具有混气作用，能替代传统加力燃烧室中的混合器，简化了加力燃烧室的结构且由于外涵气流通过开式凹腔前壁面上的孔流入内涵道与内涵气流混合，缩短了内、外涵气流的混合距离，加强了内、外涵气流的混合效果，有利于后方燃油与混气的掺混，改善燃油分布均匀性，此外由于外涵气流的含氧量高于内涵气流，两者混合后提高混气的含氧量，外涵气流与内涵气流边混合边燃烧，使燃烧更充分，提高了火焰稳定性和燃烧效率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种具有混气功能的支板稳定器和一体化加力燃烧室。

背景技术

加力燃烧室发展至今已有大约80年的历史，虽然加力燃烧室质量约占发动机的20％，却能极大地提升推力。一般来说，涡喷发动机开启加力后推力能提升40％到50％，而涡扇发动机推力提升甚至可达70％以上。推力提升带来飞行机动性能的提升，飞行包线的扩大，因而加力燃烧室的发展对于军用战机至关重要。传统加力燃烧室中的火焰稳定器直接安装在主流中，气流流经火焰稳定器，在其后方形成回流区，用于组织燃烧，提高了火焰的稳定性。但传统的火焰稳定器会导致流动阻塞，造成不可避免的流动损失。

20世纪90年代，国际上提出了一种加力燃烧室和涡轮后框架一体化设计方案，将加力燃烧室中的整流支板和火焰稳定器进行一体化设计构成支板稳定器。这种方案取消了传统火焰稳定器，能有效减小流动阻塞，降低流动损失。其燃油采用近配合技术，燃油从整流支板两侧横向喷出，利用整流支板后方形成的回流区稳定火焰。这种方案加力燃烧室的回流区整体前移，燃烧区域也前移，但这前移对于加力燃烧是不利的。一方面气流中的含氧量降低，加力燃烧室中含氧较多的外涵气流与含氧较少的内涵气流在混合器后方混合，燃烧区域的前移使得燃油在混合器之前开始燃烧，此时只有含氧较少内涵气流参与燃烧，这对燃油的充分燃烧十分不利；另一方面气流的流速增大，导致燃油液滴的滞留时间变短，燃油的雾化效果差，整流支板后方回流区中燃油质量分布不均，使点火和火焰稳定的难度大大增加。另外，该方案的整流支板外侧暴露在高温内涵气流中，支板外侧壁温高，所承受的热应力较大。

发明内容

为解决现有加力燃烧室一体化设计方案使得回流区和燃烧区域前移导致燃烧不充分、点火和火焰稳定的难度大大增加的技术问题，本发明提出了一种具有混气功能的支板稳定器和一体化加力燃烧室。本发明在支板稳定器中部设置了两个开式凹腔，该开式凹腔具有混合器的作用，可替代传统加力燃烧室中的混合器；除此之外，该开式凹腔一方面还能使支板稳定器形成前、后通道分配外涵气流，另一方面在不增加支板阻塞面积的情况下将外涵气流引入开式凹腔内，同时开式凹腔倾斜后壁面使外涵气流顺利流向后方，外涵气流紧贴支板稳定器外侧壁面，能有效冷却支板稳定器。相较于现有技术,采用本发明所提供的支板稳定器构成加力燃烧室时，可以取消传统火焰稳定器和传统混合器，减少了部件数量和气流的流动阻塞损失。此外，本发明支板稳定器使内、外涵气流能在开式凹腔处提前混合，提高了回流区燃烧气流的含氧量，且混合过程中气流的湍流度增加改善了燃油的雾化质量，能有效降低点火和火焰稳定的难度，提高火焰稳定性和燃烧效率。

本发明的技术方案是：

具有混气功能的支板稳定器，其特殊之处在于：包括沿气流方向依次连接的支板稳定器前通道、连接板和支板稳定器后通道，所述支板稳定器前通道的后壁面、连接板、支板稳定器后通道的前壁面共同形成两个相对于所述连接板对称分布的开式凹腔；

支板稳定器前通道内设置有用于分流的隔板，支板稳定器前通道的后壁面上沿其长度方向均匀开设有多个用于将其内气流引入所述开式凹腔的气孔；

支板稳定器后通道的左右两侧壁上均开设有多个均布的主燃油喷射孔，在每个主燃油喷射孔的前方还开设有用于喷出空气射流以减缓主燃油喷射孔位置处气流速度的喷气孔；支板稳定器后通道的后壁面上均匀开设有多个用于形成值班火焰的值班燃油喷射孔。