一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，包括掺混流道和增压环腔，所述掺混流道与所述增压环腔连通，所述掺混流道与所述增压环腔之间设有防回传单元；所述防回传单元用于控制流体经所述掺混流道定向流入所述增压环腔内。以此，所述小型涡喷发动机增压加力燃烧室涡轮前后落压比得以保证且燃油不再提前发生自燃，所述涡轮工作状态的稳定性得以保证。状态的稳定性得以保证。状态的稳定性得以保证。

【技术实现步骤摘要】
一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统


[0001]本专利技术涉及带加力燃烧室的小型涡喷发动机领域，具体是一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统。

技术介绍

[0002]加力燃烧室是航空发动机的重要部件，采用加力燃烧室能大幅增大发动机的单位迎面推力和推重比，全面改善飞机的机动性并扩大飞行包线。常规加力燃烧室尺寸长、重量大，进而限制了加力式涡轮发动机推重比性能的进一步提升。而用于小型涡喷发动机的加力燃烧室，其燃烧室筒体长度和直径都相应缩小，使得燃油在燃烧室驻留时间大大缩短，大量燃油在尾喷管外燃烧，燃烧室性能下降。
[0003]由于增压燃烧燃烧室具备燃烧增压、燃烧速率快、燃烧效率高等优势，一次起爆，就可连续增压燃烧；在亚声速至超声速入流速度下，增压燃烧燃烧室都可实现稳定工作。因此通过增压燃烧技术构造增压加力燃烧室，可使所述燃烧室的结构长度大幅缩短，加力燃烧室的结构尺寸和重量大大降低，发动机推重比得以大幅提高。但由于增压燃烧会在增压环腔头部产生数千赫兹以上的高频压力脉动，且压力脉动幅值很大，容易造成压力回传至涡轮，导致涡轮落压比减小且偏离其设计点，进而造成涡轮输出功率的下降，严重干扰涡轮的正常工作；此外，爆震波后产生的高温高压燃气回流至增压环腔进气流道，还会造成喷入燃油提前发生自燃；由于压力回传和喷入燃油的提前自燃产生的火焰回传，所述涡轮叶片温度分布设计受到影响，涡轮叶片局部温度升高，涡轮性能和寿命均降低；增压燃烧技术构造的增压加力燃烧室中涡轮易受影响的问题亟待解决。

技术实现思路
<br/>[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中增压加力燃烧室的涡轮易受爆震波影响的不足，提供了一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，其包括掺混流道、增压环腔和防回传单元，所述防回传单元安装在所述掺混流道和所述增压环腔之间；所述防回传单元可对爆震波产生的高温高压燃气的回传进行抑制，降低了所述高温高压燃气对涡轮的影响，解决了增压燃烧技术构造的增压加力燃烧室中涡轮易受爆震波影响的问题。
[0005]本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：
[0006]一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，包括掺混流道和增压环腔，所述掺混流道与所述增压环腔连通，所述掺混流道与所述增压环腔的连接处设有防回传单元，所述防回传单元用于控制流体经所述掺混流道定向流入所述增压环腔内。
[0007]目前，为了实现短时间内发动机推力的大幅增加，航空发动机中常采用加力燃烧室在加力发动机上向燃气或风扇后气流喷油、点火以及燃烧以此提高飞机的机动性。但由于常规加力燃烧室的燃烧条件包括：进入加力燃烧室的气体首先在扩压器中减速并与喷嘴喷入的燃油掺混形成油气混合气流，为了使燃油浓度在整个加力燃烧室中有良好的分布，一般采用几十个或几百个离心式或直流式喷嘴喷油；所述喷嘴安装在供油圈上，所述油气
混合气流流过火焰稳定器后，形成回流区，使局部气流流速降低以利于燃烧，同时另一部分燃油直接喷到火焰稳定器附近，以便在火焰稳定器后产生富油区，提高燃烧的稳定性。以此，加力燃烧室内气流的压力低且流速高，点燃的混合气流要在较长的筒体内才能完成燃烧过程；而对于小型涡喷发动机而言，在采用加力燃烧室时，所述加力燃烧室筒体直径和长度均应相应缩小，加力燃烧室性能大大降低，为了弥补以上不足，可采用增压燃烧这类具备燃烧增压且燃烧效率高等优势的技术来构造增压加力燃烧室；以此，所述加力燃烧室结构长度得以缩短，同时发动机推重比也得以大幅提高。但增压燃烧产生的爆震波会导致压力回传至涡轮，造成涡轮落压比减小，偏离设计点；此外，爆震波产生的高温高压燃气还会由于回传至增压环腔进气流道造成喷入燃油提前自燃进而造成对增压加力燃烧室燃烧效率的影响，此外，喷入燃油提前自燃还会使得所述涡轮叶片局部温度升高；以此，所述涡轮性能和寿命均受所述高温高压燃起回传的影响。
[0008]在本申请实施例中，所述增压加力燃烧室包括掺混流道和增压环腔；所述掺混流道用于向所述增压加力燃烧室输入油气混合物，所述增压环腔用于对所述油气混合物进行起爆，油气混合物起爆后产生爆震波并形成高温高压燃气，由于所述高温高压燃气在所述掺混流道和增压环腔内易出现回传，而回传的所述高温高压燃气会影响涡轮工作状态；在本申请实施例中，为了降低所述涡轮受所述高温高压燃气的影响，所述增压加力燃烧室还包括防回传单元，所述防回传单元安装在所述掺混流道和所述增压环腔之间，所述防回传单元用于控制流体只能通过所述掺混流道定向流入所述增压环腔中，以此，当所述爆震波发生时，通过所述防回传单元的设置，所述掺混流道和所述增压环腔均只具备单向流通作用，爆震波产生的高温高压燃气无法回传到所述掺混流道或者所述增压环腔内，进而避免了爆震波回传对涡轮正常工作状态造成的影响。
[0009]进一步的，还包括增压加力燃烧室外筒体、增压环腔外环、增压环腔内环和增压加力燃烧室内筒体，所述增压加力燃烧室外筒体与所述增压环腔外环之间留有第一通道，所述增压加力燃烧室内筒体与所述增压环腔内环之间留有第二通道，所述增压环腔外环套设在所述增压环腔内环外，所述增压环腔外环与所述增压环腔内环之间形成主通道，所述掺混流道、所述增压环腔和所述防回传单元均位于所述主通道内。
[0010]在本申请实施例中，还包括增压加力燃烧室外筒体和增压加力燃烧室内筒体，所述增压加力燃烧室外筒体与所述增压环腔外环之间留有第一通道，所述增压加力燃烧室内筒体与所述增压环腔内环之间留有第二通道；以此，在本申请实施例中，当所述第一通道与所述第二通道内通有气流时，由于所述增压环腔外环套设在所述增压环腔内环外，所述增压环腔外环与所述增压环腔内环之间形成主通道且所述掺混流道、增压环腔和所述防回传单元均安装在所述主通道内，所述第一通道与所述第二通道得以对主通道内部件进行散热，以此所述发动机的工作状态稳定性得以提高。
[0011]进一步的，所述掺混流道包括平直段和收敛段，所述平直段位于所述掺混流道的入口处，所述收敛段的一端与所述平直段连通，其另一端逐渐收敛并与所述增压环腔连通。
[0012]在本申请实施例中，所述掺混流道包括平直段和收敛段，所述平直段位于所述掺混流道的入口处，所述收敛段的一端与所述平直段连通，其另一端逐渐收敛并与所述增压环腔连通；以此，在所述掺混流道中可通过所述收敛段和所述平直段的配合提高所述油气混合物的速度，所述增压加力燃烧室得以在更短的时间内流过更多的油气混合物，所述增
压加力燃烧室的工作效率得以提升；此外，由于所述平直段与所述收敛段降低了所述油气混合物的压力，所述增压加力燃烧室内油气混合物的流动得以具备更高的稳定性。
[0013]进一步的，所述防回传单元包括隔离段，所述隔离段包括若干个楔形倒刺，若干个所述楔形倒刺依次连接且朝向一致，所述隔离段安装在所述掺混流道收敛段内并用于抑制所述增压环腔内压力波动对所述掺混流道的流体流动的干扰。
[0014]在本申请实施例中，所述防回传单元包括隔离段，所述隔离段包括若干个楔形倒刺，以此，将所述隔离段安装在所述掺混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，包括掺混流道(1)和增压环腔(4)，其特征在于，所述掺混流道(1)与所述增压环腔(4)连通，所述掺混流道(1)与所述增压环腔(4)的连接处设有防回传单元，所述防回传单元用于控制流体经所述掺混流道(1)定向流入所述增压环腔(4)内。2.根据权利要求1所述的一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，其特征在于，还包括增压加力燃烧室外筒体(7)、增压环腔外环(5)、增压环腔内环(6)和增压加力燃烧室内筒体(8)，所述增压加力燃烧室外筒体(7)与所述增压环腔外环(5)之间留有第一通道，所述增压加力燃烧室内筒体(8)与所述增压环腔内环(6)之间留有第二通道，所述增压环腔外环(5)套设在所述增压环腔内环(6)外，所述增压环腔外环(5)与所述增压环腔内环(6)之间形成主通道，所述掺混流道(1)、所述增压环腔(4)和所述防回传单元均位于所述主通道内。3.根据权利要求1所述的一种小型涡喷发动机增压加力燃烧室的涡轮加力匹配系统，其特征在于，所述掺混流道(1)包括平直段和收敛段，所述平直段位于所述掺混流道(1)的入口处，所述收敛段的一端与所述平直段连通，其另一端逐渐收敛并与所述增压环腔(4)连通。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杨，周雄，宋勇，何国忠，周君辉，王丹丹，
申请(专利权)人：四川航天中天动力装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：