一种氢燃料喷嘴及燃烧室制造技术

本发明专利技术属于涡喷发动机领域，具体涉及一种氢燃料喷嘴及燃烧室。其中一种氢燃料喷嘴，包括氢分配环、进气管、喷氢管，所述进气管连接所述氢分配环，所述氢分配环上连接喷氢管的一端，所述喷氢管的另一端封闭；所述喷氢管设置多个，多个喷氢管均匀设置在所述氢分配环上，多个喷氢管的朝向相同；所述喷氢管上环绕设置有斜孔。本发明专利技术的喷嘴适用于向火焰筒中喷射氢燃料，同时喷嘴上设置的斜孔可以将氢燃料控制到适当流速和角度喷出，使喷出的氢气更加均匀。匀。匀。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料喷嘴及燃烧室


[0001]本专利技术属于涡喷发动机领域，具体涉及一种氢燃料喷嘴及燃烧室。

技术介绍

[0002]喷嘴和火焰筒是燃烧室的重要组件，常规发动机燃烧室中燃油喷嘴负责将输送到燃烧室的燃油雾化喷射到火焰筒中进行燃烧；现有燃油等复杂组分燃料替换为高比热、小分子量的氢燃料的新型循环发动机概念。该新型发动机可作为超声速巡航导弹的动力系统，也可作为高速侦察机、远程攻击机的动力系统，同时还是轨道飞行器第一级的理想动力系统，具有很大的性能优势和宽广的应用前景。
[0003]由于氢燃料发动机以气态氢为燃料，所以氢燃料喷嘴的结构与常规燃油喷嘴不同，火焰筒的气动布局也与常规燃烧室不同，所以现有的燃料喷嘴和火焰筒并不能适用于氢燃料，所以需要设计氢燃料喷嘴及火焰筒。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提出了一种氢燃料喷嘴及燃烧室，本专利技术的喷嘴适用于向火焰筒中喷射氢燃料，同时喷嘴上设置的斜孔可以将氢燃料控制到适当流速和角度喷出，使喷出的氢气更加均匀。
[0006]本专利技术包括如下技术方案：
[0007]本专利技术一方面提供了一种氢燃料喷嘴，包括氢分配环、进气管、喷氢管，所述进气管连接所述氢分配环，所述氢分配环上连接喷氢管的一端，所述喷氢管的另一端封闭；
[0008]所述喷氢管设置多个，多个喷氢管均匀设置在所述氢分配环上，多个喷氢管的朝向相同；
[0009]所述喷氢管上环绕设置有斜孔。
[0010]进一步地，所述斜孔设置多排，相邻两排斜孔交错设置。
[0011]进一步地，所述斜孔的倾角为20
°‑
25
°
。
[0012]进一步地，所述进气管设置多个，多进气管均匀设置在所述氢分配环上。
[0013]进一步地，所述喷氢管的端部设置为球面。
[0014]进一步地，还包括堵头，所述喷氢管的端部通过堵头密封；所述堵头包括半球面和圆柱凸台，所述半球面与所述圆柱凸台固定连接；
[0015]所述圆柱凸台的外径与所述喷氢管的内径相适配，所述圆柱凸台设置在所述喷氢管内；
[0016]所述半球面的底面的直径与所述喷氢管的直径相等。
[0017]本专利技术第二方面提供了一种燃烧室，包括火焰筒和上述所述的喷嘴，所述火焰筒包括火焰筒头部、外环和内环，所述火焰筒头部为环状结构，所述火焰筒头部上设置有与喷氢管对应的安装孔，所述火焰筒头部的外缘连接所述外环的一端，所述火焰筒头部的内缘
连接所述内环的一端；
[0018]所述喷嘴的喷氢管连接在所述安装孔上，且喷氢管的斜孔位于所述内环与所述外环之间；
[0019]所述内环上设置有第一进气孔；所述外环上设置有第二进气孔。
[0020]进一步地，所述第一进气孔包括第一圆孔和第一翻边孔，从靠近所述火焰筒头部的一端到远离所述火焰筒头部的一端在所述内环上依次设置第一圆孔和第一翻边孔；
[0021]所述第二进气孔包括第二翻边孔。
[0022]进一步地，从靠近所述火焰筒头部的一端到远离所述火焰筒头部的一端所述第一翻边孔的孔径逐渐减小；和/或从靠近所述火焰筒头部的一端到远离所述火焰筒头部的一端所述第二翻边孔的孔径逐渐减小。
[0023]进一步地，所述第一圆孔设置多排，相邻两排第一圆孔交错设置；所述第一翻边孔与所述第一圆孔交错设置，所述第一翻边孔设置多排；所述第二翻边孔设置多排。
[0024]采用上述技术方案，本专利技术包括如下优点：
[0025]1、本专利技术的喷嘴适用于向火焰筒中喷射氢燃料，同时喷嘴上设置的斜孔可以将氢燃料控制到适当流速和角度喷出，使喷出的氢气更加均匀。
[0026]2、本专利技术的喷氢管端部设置为球面，球面能够利用气体附面层的粘性力将喷管距离堵头最近一排斜孔喷出的气体向后牵引，避免孔排之间形成向头部方向旋转的回流区，从而降低火焰筒内喷嘴附近的温度，避免喷嘴烧蚀。
[0027]3、本专利技术的燃烧室，火焰筒内氢气与空气能够充分混合；火焰筒上的翻边孔能够增加空气在火焰筒内的喷射深度，有助于空气与氢气的混合燃烧。
[0028]4、本专利技术火焰筒外环上的第二翻边孔从靠近所述火焰筒头部的一端到远离所述火焰筒头部的一端孔径逐渐减小，既能保证点火时不会因空气过量点火失败，又能保证燃气往出口流动过程中逐渐获得更多掺混空气实现充分燃烧。
[0029]5、本专利技术内环上的第一翻边孔靠近所述火焰筒头部的一端孔径相对较大，可以提供足够的助燃空气；第一翻边孔远离所述火焰筒头部的一端的孔径相对较小且靠近导向器，其中未充分燃烧的混合气相对减少，避免过度掺混导致燃气温度降低。
[0030]7、本专利技术的喷嘴结构小巧紧凑，与火焰筒组合后对燃烧室的流场影响较小。
[0031]8、本专利技术喷嘴的喷氢管上设置多排斜孔，能将高压氢气以合适的速度均匀输送到火焰筒内。
[0032]9、本专利技术火焰筒的开孔位置与喷嘴角向位置之间的相对关系能够保证氢气与空气在火焰筒内的充分混合，有利于燃烧。
[0033]10、本专利技术所述喷氢管的端部设置为球面能够影响氢气从斜孔喷出后的流场，具有一定的防烧蚀效果。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0035]图1为本专利技术实施例中一种氢燃料喷嘴的结构示意图一；
[0036]图2为本专利技术实施例中一种氢燃料喷嘴的结构示意图二；
[0037]图3为本专利技术实施例中喷氢管的结构示意图；
[0038]图4为本专利技术实施例中堵头的结构示意图；
[0039]图5为本专利技术实施例中一种燃烧室的结构示意图一；
[0040]图6为本专利技术实施例中一种燃烧室的结构示意图二；
[0041]图7为本专利技术实施例中火焰筒头部的结构示意图；
[0042]图8为本专利技术实施例中火焰筒的结构示意图一；
[0043]图9为本专利技术实施例中火焰筒的结构示意图二；
[0044]附图中：10
‑
氢分配环，20
‑
进气管，30
‑
喷氢管，31
‑
斜孔，40
‑
堵头，41
‑
半球面，42
‑
圆柱凸台，50
‑
火焰筒，51
‑
火焰筒头部，511
‑
安装孔，52
‑
外环，521
‑
第二进气孔，5211
‑
第二翻边孔，53
‑
内环，531
‑
第一进气孔，5311
‑
第一圆孔，5312...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料喷嘴，其特征在于，包括氢分配环(10)、进气管(20)、喷氢管(30)，所述进气管(20)连接所述氢分配环(10)，所述氢分配环(10)上连接喷氢管(30)的一端，所述喷氢管(30)的另一端封闭；所述喷氢管(30)设置多个，多个喷氢管(30)均匀设置在所述氢分配环(10)上，多个喷氢管(30)的朝向相同；所述喷氢管(30)上环绕设置有斜孔(31)。2.如权利要求1所述的一种氢燃料喷嘴，其特征在于，所述斜孔(31)设置多排，相邻两排斜孔(31)交错设置。3.如权利要求1所述的一种氢燃料喷嘴，其特征在于，所述斜孔(31)的倾角为20
°‑
25
°
。4.如权利要求1所述的一种氢燃料喷嘴，其特征在于，所述进气管(20)设置多个，多进气管(20)均匀设置在所述氢分配环(10)上。5.如权利要求1所述的一种氢燃料喷嘴，其特征在于，所述喷氢管(30)的端部设置为球面。6.如权利要求1所述的一种氢燃料喷嘴，其特征在于，还包括堵头(40)，所述喷氢管(30)的端部通过堵头(40)密封；所述堵头(40)包括半球面(41)和圆柱凸台(42)，所述半球面(41)与所述圆柱凸台(42)固定连接；所述圆柱凸台(42)的外径与所述喷氢管(30)的内径相适配，所述圆柱凸台(42)设置在所述喷氢管(30)内；所述半球面(41)的底面的直径与所述喷氢管(30)的直径相等。7.一种燃烧室，其特征在于，包括火焰筒(50)和权利要求1
‑
6任意一项所述的喷嘴，所述火焰筒(50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬，王启道，冯阳，杨光远，
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：