[发明专利]一种凹腔驻涡稳定器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种凹腔驻涡稳定器及其工作方法。本发明所述的凹腔驻涡稳定器包括凹腔驻涡火焰稳定器、设置在所述凹腔驻涡火焰稳定器前方的第一蒸发腔、设置在所述凹腔驻涡火焰稳定器后方的第二蒸发腔，所述第一蒸发腔通过第一引气流道与所述凹腔驻涡火焰稳定器的凹腔连通，所述第二蒸发腔通过第二引气流道与所述凹腔驻涡火焰稳定器的凹腔连通；所述第一蒸发腔前方与内涵引气流道连通，所述第二蒸发腔前方与外涵引气流道连通；所述第一蒸发腔上方设置有第一喷油装置，所述第二蒸发腔上方设置有第二喷油装置。本发明所述的凹腔驻涡稳定器可调节值班区含氧量和燃油分布，提高凹腔回流区的气相燃油比例，改善燃烧室点火性能。

技术领域

本发明涉及涡扇发动机加力燃烧室、亚燃冲压发动机燃烧室和涡扇/冲压组合循环发动机超级燃烧室，特别涉及一种凹腔驻涡稳定器及其工作方法。

背景技术

涡轮基组合循环发动机(Turbine-based combined cycle，简称TBCC)作为一种吸气式发动机具有飞行范围广、常规起降和可重复使用等性能优势被认为是现阶段最有希望的高超声速飞行器动力装置。多模态燃烧室作为TBCC发动机的重要部件之一，其可靠工作是TBCC发动机推进性能的重要保障。

由于涵道比在整个工作范围内变化大的特点造成TBCC超级燃烧室内部来流温度较低和局部流速过大的流动条件给多模态燃烧室内部的点火和火焰稳定带来困难。为了保证燃烧室可靠的点火性能并降低火焰稳定器带来的流动损失，通常在燃烧室外环采用值班火焰稳定器进行软点火。凹腔驻涡火焰稳定器因具有阻力损失低、稳焰性能好等优势，成为宽范围来流条件下极具潜力的火焰稳定器。

凹腔驻涡火焰稳定器直接应用于多模态燃烧室，其性能必然会受到多模态燃烧室苛刻流动条件的制约。与传统的加力、冲压燃烧室不同，为保证多模态燃烧室在飞行包线内可靠工作，需要火焰稳定器在来流含氧量低的加力模态具有良好的稳焰和燃烧性能；在来流温度降低导致燃油蒸发效果差的冲压模态具有更宽广的贫油点火性能。现有的凹腔驻涡火焰稳定器大多基于单一的加力燃烧室或冲压燃烧室设计，应用于常规加力或冲压燃烧室中具有较好的点火性能，但在多模态燃烧室中需要同时兼顾加力和冲压模态下的使用需求，其在宽范围工况变化下的点火和稳焰性能有所不足：多模态燃烧室在加力模态时，内涵来流温度高，含氧量低，使得化学反应显著减弱，燃烧室工作条件急剧恶化，给火焰稳定带来不利；多模态燃烧室在冲压模态时，内涵来流含氧量提高，而温度也随之降低，导致液态燃油不容易蒸发，值班区气相燃油浓度低，不利于点火。因此，需要对现有凹腔驻涡火焰稳定器的供油方式、流场组织方法重新设计，使其在加力模态能够稳定组织燃烧、在冲压模态点火性能优越才能满足在多模态燃烧室中的使用需求。

发明内容

发明目的：本发明提供一种凹腔驻涡稳定器，通过在凹腔驻涡稳定器前端和后端设置蒸发腔，提高燃烧室稳焰和燃烧性能；在冲压模态为凹腔供油，调节凹腔燃油分布，提高凹腔回流区的气相燃油比例，改善燃烧室点火性能，解决现有凹腔驻涡火焰稳定器在加力模态时火焰稳定困难、在冲压模态点火困难的问题。本发明还提供了该凹腔驻涡稳定器的工作方法。

技术方案：本发明所述的凹腔驻涡稳定器，包括凹腔驻涡火焰稳定器、设置在所述凹腔驻涡火焰稳定器前方的第一蒸发腔、设置在所述凹腔驻涡火焰稳定器后方的第二蒸发腔，所述第一蒸发腔通过第一引气流道与所述凹腔驻涡火焰稳定器的凹腔连通，所述第二蒸发腔通过第二引气流道与所述凹腔驻涡火焰稳定器的凹腔连通；所述第一蒸发腔前方与内涵引气流道连通，所述第二蒸发腔前方与外涵引气流道连通；所述第一蒸发腔上方设置有第一喷油装置，所述第二蒸发腔上方设置有第二喷油装置。

本发明提供的凹腔驻涡稳定器，可调节值班区含氧量和燃油分布，通过在凹腔驻涡稳定器前端和后端设置第一蒸发腔和第二蒸发腔，其中第一蒸发腔为凹腔主供油，第二蒸发腔在加力模态引外涵气流为凹腔补氧，提高燃烧室稳焰和燃烧性能；在冲压模态为凹腔供油，调节凹腔燃油分布，提高凹腔回流区的气相燃油比例，改善燃烧室点火性能，解决现有凹腔驻涡火焰稳定器在加力模态时火焰稳定困难、在冲压模态点火困难的问题。