本实用新型专利技术提供了一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，所述加力燃烧室包括粉末燃料储箱、活塞、离散稳焰锥、等离子点火器和整流锥，所述粉末燃料储箱通过储箱固定杆布置在所述整流锥内腔中，所述离散稳焰锥和所述等离子点火器安装在所述整流锥横截面上，使所述粉末燃料储箱与所述整流锥和所述离散稳焰锥同轴分布；所述粉末燃料储箱包括端盖、直段、收敛段和输粉管，所述端盖、所述直段、所述收敛段和所述输粉管依次连接形成一个完整的空腔；所述活塞安装在所述直段内。本实用新型专利技术采用金属粉末作为加力燃烧室的燃料，降低了传统燃油对燃气中含氧量的要求，同时金属粉末的燃烧热值高于燃油，可大幅提高加力燃烧室的温度，并有效减少油耗。
An afterburner with metal powder as fuel
【技术实现步骤摘要】
一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室
本技术涉及航空航天动力
，尤其涉及一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室。
技术介绍
加力燃烧室是燃气涡轮动力装置中的重要组成部分，常用于军用飞机中以增加发动机推力，从而提高军用飞机的机动性能。加力燃烧室通常安装在涡轮和尾喷管之间，通过将燃油喷入涡轮后的高温燃气中，燃油与燃气中的剩余氧气进行燃烧以进一步提高燃气温度和增大喷气速度，从而达到增推目的。但由于涡轮后燃气中的含氧量相比空气少了1/4左右，加之燃气气流速度过快，会导致油耗极高，使加力燃烧室只能在飞机起飞或高机动时短暂使用，严重制约了飞机的置空时间。可见，如何在保证加力性能的前提下有效地降低燃油油耗是提高军用飞机机动性能的关键。其措施一方面是对传统常规的加力燃烧室进行良好的燃烧组织设计，另一方面则是寻求更高热值的加力燃料从而替代燃油。相比燃油而言，金属粉末燃料（如铝、镁等）具有更高的热值，被相继提出应用于粉末火箭发动机和粉末冲压发动机。鉴于冲压发动机和加力燃烧室在结构上有异曲同工之妙，故将金属粉末燃料用于加力燃烧室在原理上是可行的。不仅如此，金属粉末燃料在涡轮后燃气中的燃烧反应相比燃油而言具有天然优势，这在于金属粉末燃料不仅可以和燃气中的剩余氧气反应，还可以和燃气中的主要燃烧产物反应（如铝颗粒和水蒸气反应、镁颗粒和二氧化碳反应等），故金属粉末燃料加力燃烧室的应用前景广阔。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，所述加力燃烧室包括粉末燃料储箱、活塞、离散稳焰锥、等离子点火器和整流锥，所述粉末燃料储箱通过储箱固定杆布置在所述整流锥内腔中，所述离散稳焰锥和所述等离子点火器安装在所述整流锥横截面上，使所述粉末燃料储箱与所述整流锥和所述离散稳焰锥同轴分布；所述粉末燃料储箱包括端盖、直段、收敛段和输粉管，所述端盖、所述直段、所述收敛段和所述输粉管依次连接形成一个完整的空腔；所述活塞安装在所述直段内。其中，所述端盖中心设有驱动气进气孔，驱动气进气管路通过所述驱动气进气孔与所述端盖连接。其中，所述直段底部设有粉末燃料加注孔，粉末燃料加注管路通过所述粉末燃料加注孔与所述直段连接。其中，所述直段顶部与所述收敛段相接处设有流化气进气孔，流化气进气管路通过所述流化气进气孔安装在所述直段与所述收敛段的相接处；所述粉末燃料储箱内设有内部流化气管，所述内部流化气管的进气口与所述流化气进气管路接通，排气段均设置在所述粉末燃料储箱的中心轴线上，且排气口正对所述输粉管。其中，所述直段顶部设有流化气进气孔，流化气进气管路通过所述流化气进气孔与所述直段连接；所述粉末燃料储箱内设有内部流化气管，所述内部流化气管的进气口与所述流化气进气管路接通，排气段均设置在所述粉末燃料储箱的中心轴线上，且排气口正对所述输粉管。其中，所述收敛段顶部设有流化气进气孔，流化气进气管路通过所述流化气进气孔与所述收敛段连接；所述粉末燃料储箱内设有内部流化气管，所述内部流化气管的进气口与所述流化气进气管路接通，排气段均设置在所述粉末燃料储箱的中心轴线上，且排气口正对所述输粉管。其中，所述直段与所述收敛段连接的角度在105-165度之间。优选地，所述直段与所述收敛段连接的角度为110度，115度，120度，125度，130度，135度，140度，145度，150度，155度，160度。其中，所述离散稳焰锥的锥角范围在45-135度之间。优选地，所述离散稳焰锥的锥角为50度，60度，70度，80度，90度，100度，110度，120度，130度。其中，所述等离子点火器的数量为4个，均向布置在离散后的粉末燃料与高温燃气掺混处。其中，所述离散稳焰锥与所述输粉管之间的距离小于3cm。优选地，所述离散稳焰锥与所述输粉管之间的距离为2.5cm，2.0m，15cm，1.0cm，0.5cm，0cm。本技术的有益效果：本技术提供的以金属粉末为燃料的加力燃烧室，粉末离散稳焰锥为锥形结构，离散稳焰锥作用分为两部分：一是将轴向运动的气固两相流改变方向，以便和高温来流迅速掺混；二是在锥形离散器后会形成回流旋涡，实现火焰稳定。点火器为等离子点火器，等离子点火器不仅可提供高温火焰以点燃粉末燃料，同时等离子火焰还可助燃。本技术的优势在于采用金属粉末作为加力燃烧室的燃料，金属粉末可以高温燃气中的多种组分进行燃烧反应，从而降低了传统燃油对燃气中含氧量的要求。同时金属粉末的燃烧热值高于燃油，可大幅提高加力燃烧室的温度，并有效减少油耗，从而提高军用飞机的留空时间和机动性能，应用前景广阔。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对应本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例1提供的加力燃烧室的整体结构示意图；图2为本技术实施例1提供的加力燃烧室中粉末燃料储箱的结构示意图；附图中附图标记所对应的名称为：1-驱动气进气管路，2-粉末燃料储箱，201-端盖，202-直段，203-收敛段，204-输粉管，3-流化气进气管路，4-内部流化气管，5-离散稳焰锥，6-等离子点火器，7-粉末燃料加注管路，8-储箱固定杆，9-活塞，10-整流锥，11-扩压器。具体实施方式以下是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。实施例1本技术提供了一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，如图1和图2所示，所述加力燃烧室包括粉末燃料储箱2、活塞9、离散稳焰锥5、等离子点火器6和整流锥10，所述粉末燃料储箱2通过储箱固定杆8布置在所述整流锥10内腔中，所述离散稳焰锥5和所述等离子点火器6安装在所述整流锥10横截面上，使所述粉末燃料储箱2与所述整流锥10和所述离散稳焰锥5同轴分布，所述离散稳焰锥5的材质为耐高温金属材料，锥角为120度，所述等离子点火器6的数量为4个，均向布置在离散后的粉末燃料与高温燃气掺混处；所述粉末燃料储箱2包括端盖201、直段202、收敛段203和输粉管204，所述端盖201、所述直段202、所述收敛段203和所述输粉管204依次连接形成一个完整的空腔，所述直段202与所述收敛段203连接的角度为115度，所述离散稳焰锥5与所述输粉管204之间的距离为2.5cm；所述活塞9安装在所述直段202内，所述活塞9与所述端盖201之间为空腔，所述活塞9与所述收敛段203之间为粉末装填区域。所述端盖201中心设有驱动气进气孔，驱动气进气管路1通过所述驱动气进气孔与所述端盖201连接，用于将空气充入空腔以驱动所述活塞9运动，进而推动粉末前进，所述驱动气进气管路1采用耐高温金属软管结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，其特征在于：所述加力燃烧室包括粉末燃料储箱（2）、活塞（9）、离散稳焰锥（5）、等离子点火器（6）和整流锥（10），所述粉末燃料储箱（2）通过储箱固定杆（8）布置在所述整流锥（10）内腔中，所述离散稳焰锥（5）和所述等离子点火器（6）安装在所述整流锥（10）横截面上，使所述粉末燃料储箱（2）与所述整流锥（10）和所述离散稳焰锥（5）同轴分布；所述粉末燃料储箱（2）包括端盖（201）、直段（202）、收敛段（203）和输粉管（204），所述端盖（201）、所述直段（202）、所述收敛段（203）和所述输粉管（204）依次连接形成一个完整的空腔；所述活塞（9）安装在所述直段（202）内。/n
【技术特征摘要】
1.一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，其特征在于：所述加力燃烧室包括粉末燃料储箱（2）、活塞（9）、离散稳焰锥（5）、等离子点火器（6）和整流锥（10），所述粉末燃料储箱（2）通过储箱固定杆（8）布置在所述整流锥（10）内腔中，所述离散稳焰锥（5）和所述等离子点火器（6）安装在所述整流锥（10）横截面上，使所述粉末燃料储箱（2）与所述整流锥（10）和所述离散稳焰锥（5）同轴分布；所述粉末燃料储箱（2）包括端盖（201）、直段（202）、收敛段（203）和输粉管（204），所述端盖（201）、所述直段（202）、所述收敛段（203）和所述输粉管（204）依次连接形成一个完整的空腔；所述活塞（9）安装在所述直段（202）内。
2.根据权利要求1所述的一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，其特征在于：所述端盖（201）中心设有驱动气进气孔，驱动气进气管路（1）通过所述驱动气进气孔与所述端盖（201）连接。
3.根据权利要求1所述的一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，其特征在于：所述直段（202）底部设有粉末燃料加注孔，粉末燃料加注管路（7）通过所述粉末燃料加注孔与所述直段（202）连接。
4.根据权利要求1所述的一种以金属粉末为燃料的加力燃烧室，其特征在于：所述直段（202）顶部与所述收敛段（203）相接处设有流化气进气孔，流化气进气管路（3）通过所述流化气进气孔安装在所述直段（202）与所述收敛段（203）的相接处；所述粉末燃料储箱（2）内设有内部流化气管（4），所述内部流化气管（4）的进气口与所述流化气进气管路（3）接通，排气段均设置在所述粉末燃料储箱（2）的中心轴线上，且排气口正对所述输粉管（204）。
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙海俊，刘景源，谷湘，徐义华，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：新型
国别省市：江西;36
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