一种蒸发管及燃烧室制造技术

本发明专利技术公开了一种蒸发管及燃烧室,其技术方案要点是包括蒸发管进口和蒸发管出口，其中，所述蒸发管进口设置有多根相互独立的蒸发管，多根相互独立的蒸发管逐渐向全环方向扩张、径向方向逐渐缩短；所述蒸发管出口逐渐扩张、合并成为全环型，在全环段内部设置有多个曲面倾斜的导流叶片。本发明专利技术解决了采用蒸发管作为燃油雾化、蒸发、混合装置的中小型航空发动机全环燃烧室燃油蒸发效率偏低、油气在全环周向分布不均匀、燃烧室燃烧效率低、点火困难、不同头部之间连焰速度较慢的问题。不同头部之间连焰速度较慢的问题。不同头部之间连焰速度较慢的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种蒸发管及燃烧室


[0001]本专利技术属于航空发动机
，具体涉及一种蒸发管及燃烧室。

技术介绍

[0002]中小型航模、舰载用航空器所使用的航空发动机通常选用蒸发管全环燃 烧室作为其主要核心部件。相比于单管型燃烧室和环管型燃烧室，全环燃烧 室具有结构简单、加工制造装配难度低、性能优良等优点，已经在现代航空 发动机上大规模使用。而蒸发管全环燃烧室由于采用蒸发管作为液态燃料的 雾化、蒸发和混合装置，其制造难度、成本和装配性相比于传统的离心喷嘴/ 空气雾化喷嘴匹配涡流器的设计更有优势，因此也更适合于低成本发动机和 民用市场。
[0003]蒸发管与离心喷嘴相比，在全环燃烧室中不仅充当着燃油雾化的装置， 同时还具备蒸发燃油、油气混合等功能。燃油在蒸发管内雾化、蒸发以及与 空气混合后，在蒸发管出口形成富油的油气混合物，进入燃烧室内与空气掺 混燃烧，可以实现预混燃烧的效果，相比于当前主流的扩散燃烧方式，该技 术可以提高燃料的燃烧效率，缩小燃烧所需的空间。但是当前的蒸发管设计 难以满足燃油在蒸发管内充分吸热、蒸发以及与空气混合的全过程，且蒸发 管燃烧室的效率很大程度上取决于不同蒸发管燃油流量分布的均匀性。全环 燃烧室通常采用燃油总管供油，由于加工精度等问题，难以保证不同蒸发管 内供油量完全一致，使得不同蒸发管油量不一、燃烧温度差别大、出口温度 分布品质差。另一方面，蒸发管燃烧室中燃油需充分蒸发才能与空气均匀混 合，形成富油的油气混合物，实现完全燃烧，否则从蒸发管中流出的是两相 流混合物，油滴没有完全蒸发，进入火焰筒内需要经过较长距离才能蒸发完 成，导致燃烧室的工作效率下降。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种蒸发管及燃烧室，以解决上述
技术介绍
中提 出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种蒸发管，包括蒸发管 进口和蒸发管出口，其中，
[0006]所述蒸发管进口设置有多根相互独立的蒸发管，多根相互独立的蒸发管 逐渐向全环方向扩张、径向方向逐渐缩短；
[0007]所述蒸发管出口逐渐扩张、合并成为全环型，在全环段内部设置有多个 曲面倾斜的导流叶片。
[0008]优选的，所述蒸发管设置为16根蒸发管进口，16根蒸发管进口相互独立、 每根蒸发管开设有进气帽罩。
[0009]优选的，所述蒸发管内部依次包括蒸发管起始圆管段、蒸发管的弯曲扩 张段、全环周向连接段和蒸发管出口。
[0010]优选的，所述蒸发管还包括直射式喷嘴，所述直射式喷嘴从蒸发管中段 或蒸发管
出口位置插入。
[0011]优选的，所述蒸发管弯曲扩张段的侧表面采用圆弧过渡设计。
[0012]优选的，所述全环周向连接段设置有环涡叶片，所述环涡叶片包括倾斜 叶片和V型叶片结构；其中，
[0013]倾斜叶片设计在蒸发管出口附近及蒸发管内部，V型叶片设计在蒸发管的 出口处。
[0014]优选的，所述V型叶片段和径向扩张段设计为一体。
[0015]优选的，所述蒸发管与蒸发管入口套筒分开装配，其中蒸发管首先与火 焰筒外环后段焊接连接并装配在一起，所述16个蒸发管入口套筒与蒸发管入 口圆管段焊接在一起。
[0016]优选的，所述蒸发管与火焰筒外环后段一体式加工，所述火焰筒外环采 用分体式设计。
[0017]优选的，所述蒸发管出口附近设置多个倾斜叶片，叶片数量为蒸发管进 口数量的2倍。
[0018]优选的，所述蒸发管在加工和装配过程中，能够通过进口直管段、弯曲 扩张段、全环周向连接段、环涡叶片段、出口扩张段五段分区域加工，并采 用焊接方法组合成一体。
[0019]优选的，在装配过程中，蒸发管与蒸发管入口套筒分开装配，其中蒸发 管首先与火焰筒外环后段焊接连接并装配在一起，随后分别将16个蒸发管入 口套筒与蒸发管入口圆管段焊接在一起。
[0020]优选的，所述蒸发管与火焰筒外环后段采用一体式加工。
[0021]本专利技术还提出一种燃烧室，所述燃烧室采用上述所述的蒸发管，所述燃 烧室包括蒸发管进口和蒸发管出口，其中，
[0022]所述蒸发管进口设置有多根相互独立的蒸发管，多根相互独立的蒸发管 逐渐向全环方向扩张、径向方向逐渐缩短，同时，在所述蒸发管的出口全环 段内部设置有多个曲面倾斜的导流叶片。
[0023]本专利技术的技术效果和优点：
[0024]全环蒸发管出口叶片改善燃烧室点火、联焰性能。相比于典型的直管式 蒸发管，采用扩管式全环蒸发管，可以在蒸发管出口设计多个倾斜叶片，倾 斜叶片引导气流在火焰筒头部可形成全环涡，延长油气混合物在燃烧室主燃 区的停留时间，改善全环燃烧室的点火、联焰性能。
[0025]侧面圆弧过渡、内壁光滑扩张蒸发管降低压力损失。采用蒸发管侧边圆 弧过渡、周向逐渐扩张、径向逐渐缩短的结构，相比于典型的直管式蒸发管 燃烧室的总压损失更小。
[0026]周向扩张、相互连通与出口叶片提高了蒸发效率。相比于传统直管式蒸 发管，燃油周向扩张可在全环燃烧室周向均匀受热，相互连通的设计可促进 不同蒸发管内燃油碰撞、破碎与蒸发，燃油撞击叶片也可提高蒸发效果。
[0027]扩管式蒸发改善油气混合物全环分布均匀性。相比于传统的直管式蒸发 管，采用扩管式结构可实现油雾二次混合与雾化蒸发，改善油气混合物在全 环燃烧室内分布均匀性，改善出口温度分布品质，延长涡轮使用寿命。
[0028]蒸发管与火焰筒一体式设计降低加工难度。相比于其他的新型蒸发管结 构，采用
蒸发管与火焰筒零件分开的一体式设计，结合增材制造工艺，减少 了燃烧室零件数量、降低了加工难度和装配难度。
附图说明
[0029]图1为蒸发管的三维结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的蒸发管的后视图；
[0031]图3为本专利技术蒸发管的后剖视图；
[0032]图4为本专利技术蒸发管的侧剖视图；
[0033]图5为蒸发管的环涡叶片结构示意图；
[0034]图6为蒸发管的V型叶片结构示意图；
[0035]图7为蒸发管在出口附近流动特征示意图；
[0036]图8为蒸发管在燃烧室头部环向气流流动特征示意图；
[0037]图9为采用V型叶片的蒸发管在燃烧室头部气流流动特征；
[0038]图10为蒸发管与外环后段一体式结构示意图；
[0039]图11为采用蒸发管燃烧室的小型涡喷发动机。
[0040]图中：1—进气道；2—扩压器；3—燃烧室；4—涡轮；5—喷管；
[0041]30—扩压器；33—火焰筒；34—燃油雾化装置；35—点火装置；
[0042]330—火焰筒头部环；331—火焰筒外环；332—火焰筒内环；
[0043]3310—火焰筒外环掺混孔；3311—火焰筒外环冷却孔；3312—火焰筒外 环后段；3320—火焰筒内环掺混孔；3321—火焰筒内环冷却孔；
[0044]341—燃油总管；342—直射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸发管，其特征在于：包括蒸发管进口和蒸发管出口，其中，所述蒸发管进口设置有多根相互独立的蒸发管，多根相互独立的蒸发管逐渐向全环方向扩张、径向方向逐渐缩短；所述蒸发管出口逐渐扩张、合并成为全环型，在全环段内部设置有多个曲面倾斜的导流叶片。2.根据权利要求1所述的一种蒸发管，其特征在于：所述蒸发管设置为16根蒸发管进口，16根蒸发管进口相互独立、每根蒸发管开设有进气帽罩。3.根据权利要求1或2所述的一种蒸发管，其特征在于：所述蒸发管内部依次包括蒸发管起始圆管段、蒸发管的弯曲扩张段、全环周向连接段和蒸发管出口。4.根据权利要求3所述的一种蒸发管，其特征在于：所述蒸发管还包括直射式喷嘴，所述直射式喷嘴从蒸发管中段或蒸发管出口位置插入。5.根据权利要求3所述的一种蒸发管，其特征在于：所述蒸发管弯曲扩张段的侧表面采用圆弧过渡设计。6.根据权利要求3所述的一种蒸发管，其特征在于：所述全环周向连接段设置有环涡叶片，所述环涡叶片包括倾斜叶片和V型叶片结构；其中，倾斜叶片设计在蒸发管出口附近及蒸发管内部，V型叶片设计在蒸发管的出口处。7.根据权利要求6所述的一种蒸发管，其特征在于：所述V型叶片段和径向扩张段设计为一体。8.根据权利要求1所述的一种蒸发管，其特征在于：所述蒸发管与蒸发管入口套筒分开装配，其中蒸发管首先与火焰筒外环后段焊接连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王良，江立军，陈盛，邬俊，丁国玉，陈彬，冯阳，王梅娟，王倚阳，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：