一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室制造技术

本发明专利技术公开了一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室，包括尾轴斜锥、内筒体、外筒体、喷油腔、V型稳定器、溅油环、分流板、可调节尾喷管；尾轴斜锥外壁与外筒体内壁之间形成第一间隙，作为进气通道；内筒体外壁与外筒体内壁之间形成第二间隙，作为旋转爆震加力燃烧室，内筒体内部作为常规加力燃烧室；喷油腔内部中空，与外部油路连接，侧壁上设有燃油喷孔，同时起到分流作用；V型火焰稳定器，布设在常规加力燃烧室前端；溅油环，布设在尾轴斜锥坡底；分流板，与喷油腔顶部相铰链；可调节尾喷管，与外筒体尾端相铰链。本发明专利技术具有结构可调、灵活应对主燃烧室各个工况、机构简单、合理利用涡轮出口处的环腔结构、减轻发动机总重量等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室


[0001]本专利技术涉及航空
，涉及一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室。

技术介绍

[0002]目前针对旋转爆震燃烧室应用于传统涡轮动力系统的研究主要集中在旋转爆震燃烧室作为发动机的主燃烧室方面，而采用旋转爆震燃烧室作为加力燃烧室的研究则相对较少。加力燃烧室是航空发动机不可缺少的基本部件，是短时间内产生更大推力的主要手段。加力燃烧室主要是在保持发动机工作状态不变的情况下，将部分燃油喷入涡轮后的燃气流中利用燃气中未燃烧的氧气再次燃烧进一步提高燃气温度，增大喷气速度，从而增加推力。
[0003]由于传统加力燃烧室的燃油在压力较低的燃气中，加力燃烧室的循环热效率较低，燃烧效率不高，耗油率急剧增加。一般来说，在不增加发动机迎风面积的前提下，加力燃烧室为保证空气的充分燃烧，会适当的保持相对较长的尺寸。而采用爆震燃烧室代替传统加力燃烧室时，首先可以有效地的改善加力燃烧室的循环热效率低的问题；其次，由于旋转爆震燃烧室结构较为简单，新鲜混气进气进入燃烧室的速度要求较高，燃烧室内不在需要混合器、扩压器等部件；第三，旋转爆震燃烧室的点火装置较为简单，爆震波通过单次点火后就可以在燃烧室内持续传播，并且火焰在燃烧室内以激波的形式进行传播，火焰不在需要传统燃烧室内的火焰稳定器就可以保持稳定；第四，燃烧产物可以在环形加力燃烧室内膨胀加速到马赫数Ma＝1，如果过长的燃烧室长度会增大旋转爆震燃烧室的损失，所以爆震加力燃烧室的长度远小于传统加力燃烧室的长度，这有利于减轻发动机的总重量；最后，采用旋转爆震燃烧室作为加力燃烧室可以合理利用涡轮出口处的环腔结构，使发动机更为紧凑。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室的方案，以解决现有技术中存在的加力室机构复杂、循环热效率低、尺寸较长、无法灵活应对主燃烧室各个工况的技术问题；该方案还可以有效改善环腔高度过大带来的爆震不稳定，降低低活性燃料旋转爆震起爆和爆震维持的难度，使液体煤油等低活性燃料与氧化剂形成的混合流能够在爆震燃烧环道内进行连续旋转爆震。
[0005]本专利技术提供一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室，包括：
[0006]外筒体，所述外筒体两端连通且用于定位以及连接其他部件；
[0007]尾轴斜锥，所述尾轴斜锥为非中空的涡轮主轴末端，并设置一定斜度便于与喷油腔形成闭合；
[0008]喷油腔，所述喷油腔内部中空，且与外部油路连接，侧壁上设有燃油喷孔，同时也起到分流的作用；
[0009]内筒体，所述内筒体前端与喷油腔尾端连接，内部设有V型火焰稳定器和射流点火
装置，分别用于建立稳定热源和热射流点火起爆；
[0010]尾喷管，所述尾喷管可根据旋转爆震加力燃烧室的具体工作状态进行调节，以减少推力损失，提高加力燃烧室的增推性能；
[0011]所述喷油腔和内筒体可根据主燃烧室的燃烧程度进行左右滑动，处于旋转爆震加力状态时喷油腔与尾轴斜锥形成闭合，处于常规加力状态时喷油腔与外筒体形成闭合；
[0012]进一步的，所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，所述尾轴斜锥外壁与所述外筒体内壁之间形成第一间隙，作为进气通道；所述内筒体外壁与所述外筒体内壁之间形成第二间隙，作为旋转爆震加力燃烧室，所述内筒体内部为第三间隙，作为常规加力燃烧室；所述尾轴斜锥与所述喷油腔之间的最窄间隙作为常规加力燃烧室的喉道；所述外筒体与所述喷油腔之间的最窄间隙作为旋转爆震加力燃烧室的喉道。
[0013]进一步的，所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，当涡轮出口燃气的氧含量过低达不到爆震条件时，喷油腔可滑至与外筒体闭合的状态，此时只有常规加力燃烧室工作；当涡轮出口燃气的氧含量达到起爆条件后，喷油腔不与尾轴斜锥和外筒体闭合，并调节分流板的角度将一定的外涵气流引进旋转爆震加力燃烧室，此时旋转爆震加力燃烧室和常规加力燃烧室同时工作；当涡轮出口燃气的氧含量可以使爆震波稳定自持时，喷油腔可滑至与尾轴斜锥闭合的状态，此时只有旋转爆震加力燃烧室工作。
[0014]进一步的，所述的喷油腔包括沿所述内筒体径向布设的后壁、与所述后壁相交且沿所述内筒体长度方向延伸的底壁、与所述底壁相交并与内筒体长度方向成30度角的下侧壁和上侧壁、与所述上侧壁和后壁分别相交的上壁、与所述上壁和后壁分别相交的右侧壁。所述右侧壁和下侧壁上设有喷油孔，用于向旋转爆震加力燃烧室和常规加力燃烧室供给燃油。
[0015]进一步的，所述V型稳定器分别沿周向和径向布设在常规加力燃烧室前端，其目的为建立稳定高温热源，使得火焰在加力燃烧室中稳定传播。
[0016]进一步的，所述的射流点火装置设置在内筒体前端壁面上，热射流造成的诱导流动可以强化爆震管内湍流流动，有利于爆震管内的火焰加速，从而形成旋转爆震波以完成快速起爆。
[0017]进一步的，所述溅油环布设在尾轴斜锥坡底，与喷油腔形成扩压通道对燃气进行增压减速的同时，用于加速煤油雾化破碎；所述分流板与喷油腔前端相铰链，用于调整进入爆震加力燃烧室的外涵进气量；
[0018]进一步的，所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，自所述外筒径向的方向，所述旋转爆震加力燃烧室和常规加力燃烧室的高度始终不变，且为了满足加力燃烧室性能要求，外筒体最大内径始终保持在250mm。
[0019]有益效果：
[0020]本专利技术是一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室，该加力室具有机构简单、循环热效率高、合理利用涡轮出口处的环腔结构、减轻发动机总重量、可灵活应对不同的主燃烧室工作状态等优点。该方案还可以有效改善环腔高度过大带来的爆震不稳定，降低低活性燃料旋转爆震起爆和爆震维持的难度，使液体煤油等低活性燃料与氧化剂形成的混合流能够在旋转爆震加力燃烧室内进行连续旋转爆震。
附图说明
[0021]1.图1为本专利技术实际案例提供的旋转爆震加力与常规加力组合状态的示意图；
[0022]2.图2为本专利技术实际案例提供的旋转爆震加力状态的示意图；
[0023]3.图3为本专利技术实际案例提供的常规加力状态的示意图；
[0024]4.图4为本专利技术实际案例提供的喷油腔的立体剖视图；
[0025]5.图5为本专利技术实际案例提供的V型火焰稳定器的立体剖视图；
[0026]附图标记：
[0027]1‑
尾轴斜锥；2
‑
外筒体；3
‑
喷油腔；4
‑
内筒体；5
‑
射流点；6
‑
V型火焰稳定器；7
‑
可调节式尾喷管；8
‑
分流板；9
‑
溅油环；10
‑
引流环腔；11
‑
旋转爆震加力燃烧室；12
‑
常规加力燃烧室；13
‑
旋转爆震加力燃烧室进气喉道；14
‑
常规加力燃烧室进气喉道。
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构可调的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，采用可调节的组合式旋转爆震加力燃烧室以适应主燃烧室不同的工作状态，所述旋转爆震加力燃烧室包括：外筒体，所述外筒体两端连通且用于定位以及连接其他部件；尾轴斜锥，所述尾轴斜锥为非中空的涡轮主轴末端，并设置一定斜度便于与喷油腔形成闭合；喷油腔，所述喷油腔内部中空，且与外部油路连接，侧壁上设有燃油喷孔，同时也起到分流的作用；内筒体，所述内筒体前端与喷油腔尾端连接，内部设有V型火焰稳定器和射流点火装置，分别用于建立稳定热源和热射流点火起爆；尾喷管，所述尾喷管可根据旋转爆震加力燃烧室的具体工作状态进行调节，以减少推力损失，提高加力燃烧室的增推性能；所述喷油腔和内筒体可根据主燃烧室的燃烧程度进行左右滑动，处于旋转爆震加力状态时喷油腔与尾轴斜锥形成闭合，处于常规加力状态时喷油腔与外筒体形成闭合。2.根据权利1所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，所述尾轴喷油腔、内筒体和V型火焰稳定器整体与中心套筒相连，可左右滑动以实现不同加力状态之间的切换。3.根据权利1所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，所述尾轴斜锥外壁与所述外筒体内壁之间形成第一间隙，作为进气通道；所述内筒体外壁与所述外筒体内壁之间形成第二间隙，作为旋转爆震加力燃烧室，所述内筒体内部为第三间隙，作为常规加力燃烧室。4.根据权利1所述的组合式旋转爆震加力燃烧室，其特征在于，当涡轮出口燃气的氧含量过低达不到爆震条件时，喷油腔可滑至与外筒体闭合的状态，此时只有常规加力燃烧室工作；当涡轮出口燃气的氧含量达到起爆条件后，喷油腔不与尾轴斜锥和外筒体闭合，并调节分流板的角度将一定的外涵气流引进旋转爆震加力燃烧室，此时旋转爆震加力燃烧室和常规加力燃烧室同时工作；当涡轮出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩启祥，吴伟，滕瑜琳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：