[发明专利]一种抑制积碳的燃烧室结构

说明书

本发明提供了一种抑制积碳的燃烧室结构，包括喷嘴、帽罩和火焰筒头部结构；喷嘴与帽罩连接，且喷嘴的喷口位于帽罩中，帽罩与火焰筒头部结构连接，火焰筒头部结构用于稳定火焰；帽罩表面开设有吹积碳孔，吹积碳孔用于通过气流抑制积碳的产生。本发明通过在帽罩上设置了第一吹气孔、第二吹气孔和第三吹气孔，使得第一吹气孔冷却喷嘴，降低喷嘴的温度，吹除附着在燃油喷嘴端面的燃油，抑制燃油在喷嘴端面积碳，同时第二吹气孔可以通过气流吹除附着在帽罩端面的燃油，抑制燃油在帽罩端面积碳，而第三吹气孔可以通过气流形成文氏管的覆盖气膜，降低文氏管的壁温、吹除附着在文氏管表面的燃油，抑制燃油在文氏管上积碳。

技术领域

本发明属于发动机燃烧室技术领域，特别涉及一种抑制积碳的燃烧室结构。

背景技术

现代燃气涡轮发动机燃烧室多采用燃油喷嘴匹配双级涡流器的燃烧室头部结构，燃烧室头部位于燃烧室的高温区附近，燃油喷嘴和涡流器积碳的风险很大。当燃油喷嘴和涡流器结焦积碳严重时，将导致燃油喷嘴和涡流器通道出现堵塞，造成燃油喷嘴喷雾特性恶化，燃油在火焰筒内散布不均匀，严重偏离设计值，进而会导致燃烧室出口温度场急剧恶化、点火性能衰退和火焰筒烧蚀等严重威胁整机安全的燃烧室故障。随着中小型航空发动机循环参数的不断提高，下一代中小型航空发动机燃烧室进口温度将达到800K以上，燃烧室温升将达到1100K以上，火焰筒容热强度大幅增加，火焰筒内热负荷增大，导致燃油喷嘴和涡流器积碳问题凸显。特别是在高性能航空发动机中航空燃油在进入燃烧室前往往会作为滑油的冷却剂吸收滑油的热量导致燃油温度升高，进一步增加了燃油在燃油喷嘴和涡流器上积碳的风险。为保证燃油喷嘴和涡流器正常稳定工作，在所有工作状态下均能达到较好的燃油流量、油气比、燃油空间分布、出口温度场等要求，必须采取技术手段抑制燃油喷嘴和涡流器积碳的产生。

目前中小型航空发动机燃烧室针对燃油喷嘴和涡流器积碳问题主要通过增加单层气膜吹扫的方式来缓解积碳的产生，现有的技术方案主要是针对燃油喷嘴或涡流器积碳改善的单一措施，无法同时兼顾对燃油喷嘴和涡流器文氏管积碳的降低，导致燃油喷嘴和涡流器积碳改善的效果有限。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种抑制积碳的燃烧室结构，用于解决高温升燃烧室在长期工作过程中燃油喷嘴喷口、喷嘴端面和涡流器文氏管结焦积碳影响燃烧室正常工作的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种抑制积碳的燃烧室结构，包括喷嘴、帽罩和火焰筒头部结构；

所述喷嘴与帽罩连接，且所述喷嘴的喷口位于帽罩中，所述帽罩与火焰筒头部结构连接，所述火焰筒头部结构用于稳定火焰；

所述帽罩表面开设有吹积碳孔，所述吹积碳孔用于通过气流抑制积碳的产生。

优选地，所述喷嘴内开设有燃油通道，用于往喷口输送燃油。

优选地，所述喷嘴和帽罩的截面呈圆形；

所述喷嘴沿轴向与所述帽罩同心固定连接，且沿径向与所述帽罩之间设置有环形间隙。

优选地，所述帽罩的吹积碳孔包括若干第一吹气孔，所述第一吹气孔延伸至所述喷嘴和所述帽罩之间的环形间隙；

所述第一吹气孔用于通过气流冷却喷嘴的喷口，降低喷嘴的喷口温度，吹除附着在燃油喷嘴的喷口端面的燃油，抑制燃油在喷口端面积碳。

优选地，所述帽罩表面开设有环形槽；

所述帽罩上的吹积碳孔还包括若干第二吹气孔和若干第三吹气孔；

所述第二吹气孔和所述第三吹气孔均开设在环形槽的槽壁上；

所述第二吹气孔往靠近帽罩轴线的一侧延伸，直至帽罩的端部，所述第二吹气孔用于通过气流吹除附着在帽罩端面的燃油，抑制燃油在帽罩端面积碳；