浮动瓦块以及燃烧室火焰筒制造技术

本发明专利技术公开了一种浮动瓦块以及燃烧室火焰筒，涉及航空发动机技术领域。解决了现有技术中火焰筒的浮动瓦块由于堵孔率的存在而导致结构局部高温的问题。该浮动瓦块包括两个以上扰流体以及连接在扰流体之间的两个以上连接体，其中：扰流体与连接体共同形成镂空的板状结构；扰流体之间的间隙和/或连接体之间的间隙和/或扰流体与连接体之间的间隙在板状结构的其中一侧部形成浮动瓦块的冷却气流进口，在板状结构的其中另一侧部形成浮动瓦块的冷却气流出口。该燃烧室火焰筒包括承力壳体以及本发明专利技术提供的浮动瓦块。本发明专利技术用于提高浮动瓦块的冷却效果以及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机
，尤其涉及一种浮动瓦块以及设置该浮动瓦块的燃烧室火焰筒。
技术介绍
航空发动机燃烧室火焰筒在温度高达2000K甚至更高温度的燃气中工作，现役发动机火焰筒材料不能长时间在如此恶劣的环境下工作，因此必须对燃烧室火焰筒进行冷却，以防止火焰筒被高温燃气烧坏而减少燃烧室或发动机的寿命。目前，航空发动机燃烧室火焰筒基本冷却方式有气膜冷却、对流气膜冷却、冲击气膜冷却、冲击/发散冷却和层板冷却等。现代先进高性能低污染排放的燃烧室，燃烧区温度更高，可供火焰筒筒冷却的气流量更少，这就迫切需要发展一种冷却效率更高，所需冷却气少的新型火焰筒冷却技术。如图1所示，现有技术中冲击/发散复合冷却方式的特点是冷却空气(或称冷却气流、冷却气、冷气)先对多孔壁面冷侧进行冲击冷却，然后进入浮动瓦块上斜切孔(或称:气膜微孔)内进行对流换热，流出小孔后在热侧壁面形成保护气膜(或称冷却气膜，简称气膜)，成为多次冷却。该冷却技术可充分利用冲击冷却换热系数高的特点强化壁内换热；斜切孔与壁面倾斜，增大了换热表面积，并使热侧气膜更加贴壁，减弱冷却流与热燃气的掺混，形成良好的全气膜保护；通过壁间压降分配可以优化换热和流阻之间的关联。它是一种双层壁结构形式，因此也给采用浮动壁结构技术带来方便。现有的冲击/发散冷却结构中，火焰筒内衬最高热区接近这一温度限制时，其它区域的壁温会较大程度地低于此温度限制，这样火焰筒内衬壁会有较大的温度梯度，冷却气未被最理想地利用。若要提高冷却效率，需增加瓦块上斜切孔数目，但由此将带来结构的强度和刚性以及多孔材料的壁厚较大，流阻损失不易控制等问题。为了既要增强火焰筒壁内的换热性能，又要解决材料的耐久性问题，现有技术还提供了一种采用层板全气膜冷却结构替换现有的斜切孔式浮动瓦块的技术方案，燃烧室上采用的这类层板全气膜冷却又称为准发散冷却。如图2所示，层板全气膜冷却采取主动强化换热的方法，充分发挥冷却空气的冷却潜力，因而大大减少了冷却空气的用量，其冷气流量可比常规冷却减少30%，特点如下:1、冷却气进入层板时抽吸孔口周围的附面层，使其变薄，强化对流换热，而后冲击壁面形成冲击对流换热；2、冷却气在多孔壁的内部扩展通道进行强迫对流换热；3、冷却气从层板热面小孔“浮现”出来时形成全气膜覆盖，阻止高温燃气与壁面直接接触。本申请人发现:现有技术至少存在以下技术问题:现有的层板全气膜冷却结构中，层板内的冷却空气传输通道易被氧化物堵塞引起流量变化，并造成堵塞局部高温。同时，且由于其采用整体式结构，同样易出现温度场分布不均匀而产生热应力，进而影响结构的耐久性。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的是提出一种浮动瓦块以及设置该浮动瓦块的燃烧室火焰筒，解决了现有技术中火焰筒的浮动瓦块由于堵孔率的存在而导致结构局部高温的问题。。本专利技术优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案:本专利技术实施例提供的浮动瓦块，包括两个以上扰流体以及连接在所述扰流体之间的两个以上连接体，其中:所述扰流体与所述连接体共同形成镂空的板状结构；所述扰流体之间的间隙和/或所述连接体之间的间隙和/或所述扰流体与所述连接体之间的间隙在所述板状结构的其中一侧部形成所述浮动瓦块的冷却气流进口，在所述板状结构的其中另一侧部形成所述浮动瓦块的冷却气流出口。在一个优选或可选地实施例中，所述扰流体包括两个以上冷侧子扰流体、两个以上热侧子扰流体以及介于所述冷侧子扰流体与所述热侧子扰流体之间的中部子扰流体，其中:所述冷侧子扰流体与所述中部子扰流体之间以及所述中部子扰流体与所述热侧子扰流体之间均通过所述连接体相连； 所述冷侧子扰流体之间的间隙形成所述冷却气流进口，所述热侧子扰流体之间的间隙形成所述冷却气流出口。在一个优选或可选地实施例中，所述中部子扰流体的横截面为圆形或椭圆形，且其数目为两个以上，每个所述中部子扰流体在所述浮动瓦块的周向方向上介于相邻两个所述冷侧子扰流体之间且正对所述冷却气流进口。在一个优选或可选地实施例中，所述冷却气流进口包括两条以上入口缝隙。在一个优选或可选地实施例中，所述入口缝隙的最大延伸方向与所述浮动瓦块的周向方向相一致。在一个优选或可选地实施例中，不同的所述入口缝隙在所述浮动瓦块轴向方向上的尺寸相一致，且相邻的两条所述入口缝隙的间距相一致。在一个优选或可选地实施例中，所述冷侧子扰流体呈条形，每条所述冷侧子扰流体均能同与其相邻的另一条所述冷侧子扰流体形成一条所述入口缝隙。在一个优选或可选地实施例中，所述冷侧子扰流体的横截面为半圆形，且所述冷侧子扰流体的横截面为圆弧的部分接近所述热侧子扰流体。在一个优选或可选地实施例中，所述冷却气流出口包括两条以上出口缝隙，不同的所述出口缝隙的出流方向相平行，且由所述出口缝隙流出的冷却气流能在所述热侧子扰流体背离所述冷侧子扰流体的表面形成冷却气膜。在一个优选或可选地实施例中，所述出口缝隙的最大延伸方向与所述浮动瓦块的周向方向相一致。在一个优选或可选地实施例中，不同的所述出口缝隙在所述浮动瓦块轴向方向上的尺寸相一致，且相邻的两条所述出口缝隙的间距相一致。在一个优选或可选地实施例中，每条所述热侧子扰流体均呈条形，且其均包括扰流本体部以及固设在所述扰流本体部背离所述冷侧子扰流体的一端侧部的导流凸缘，每条所述热侧子扰流体上的所述导流凸缘均能同与其相邻的另一条所述热侧子扰流体形成一条所述出口缝隙，且不同的所述热侧子扰流体各自背离所述冷侧子扰流体的表面均位于同一平面上。在一个优选或可选地实施例中，每条所述热侧子扰流体各自背离所述冷侧子扰流体的表面均涂布有热防护涂层。在一个优选或可选地实施例中，所述热侧子扰流体的横截面为水滴状，且相邻的所述热侧子扰流体之间形成与所述出口缝隙相连通的流线型冷却气流通道。在一个优选或可选地实施例中，所述连接体包括两个以上第一子连接体以及两个以上第二子连接体，其中:所述第一子连接体连接在所述冷侧子扰流体与所述中部子扰流体之间；所述第二子连接体连接在所述中部子扰流体与所述热侧子扰流体之间；所述第一子连接体之间以及所述第二子连接体之间的间隙形成冷却气流流道。在一个优选或可选地实施例中，所述第一子连接体以及所述第二子连接体均呈柱状或板状。在一个优选或可选地实施例中，在所述浮动瓦块的周向方向上，相邻的两个所述第一子连接体之间的间距相同；相邻的两个所述第二子连接体之间的间距相同；和/或，在所述浮动瓦块的轴向方向上，相邻的两个所述第一子连接体之间的最小间距相同；相邻的两个所述第二子连接体之间的最小间距相同。本专利技术实施例提供的燃烧室火焰筒，包括承力壳体以及本专利技术任一技术方案提供的浮动瓦块，其中:所述承力壳体上设置有两个以上冷却气流通孔，每当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮动瓦块，其特征在于，包括两个以上扰流体(11)以及连接在所述扰流体(11)之间的两个以上连接体(12)，其中：所述扰流体(11)与所述连接体(12)共同形成镂空的板状结构；所述扰流体(11)之间的间隙和/或所述连接体(12)之间的间隙和/或所述扰流体(11)与所述连接体(12)之间的间隙在所述板状结构的其中一侧部形成所述浮动瓦块(1)的冷却气流进口，在所述板状结构的其中另一侧部形成所述浮动瓦块(1)的冷却气流出口(4)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪好，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31