喷气发动机燃料稳定燃烧系统的制作方法

文档序号:14923760发布日期:2018-07-13 08:54

本发明涉及喷气发动机燃料稳定燃烧系统,属于航空喷气发动机技术领域。



背景技术:

当代喷气发动机工作在高温、高压的状态下,由于其输出功率大、燃料消耗多和工作环境苛刻等诸多因素的影响,使得保持喷气发动机稳定工作、燃料充分燃烧具有较大的难度;喷气发动机燃料稳定燃烧系统则能有效地解决上述问题,通过改进燃料与氧气的均匀混合程度和扩大燃料在燃烧室内的燃烧中心区域,来提高喷气发动机的燃烧强度和稳定性。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种能够扩大燃料在燃烧室内的燃烧中心区域并稳定燃烧的喷气发动机燃料稳定燃烧系统。

喷气发动机燃料稳定燃烧系统,包括外壳、燃料室、上隔热层、燃料氧气混合体、燃料喷嘴、进气管、大环形吹氧管、中环形吹氧管、小环形吹氧管、连接管一、连接管二、下隔热层、高温耐热网、燃烧室、均布燃料管、燃料氧气混合室、锥形喷嘴、小氧气喷孔、中氧气喷孔、大氧气喷孔;其特征在于:

1、喷气发动机燃料稳定燃烧系统的最外层是外壳,外壳的外形为一圆柱形,其内部是一空腔,外壳的上部敞口为燃料室上口,燃料室上口与燃料仓相连接;在外壳的内部空腔里从上往下依次安装有上隔热层、下隔热层和高温热红丝网,上隔热层是一外形为圆形的隔热板并与外壳的内腔表面固定连接,在上隔热层的圆平面上均匀开有多个圆孔,下隔热层是一外形为圆形的隔热板并与外壳的内腔表面固定连接,在下隔热层的圆平面上均匀开有多个圆孔,上隔热层上的圆孔与下隔热层上的圆孔上下一一对应对齐,下隔热层与上隔热层隔有一段距离,在上隔热层与下隔热层一一对齐的每一个圆孔内各安装有一个燃料氧气混合体,燃料氧气混合体的上沿与上隔热层的上平面对齐,燃料氧气混合体的下沿与下隔热层的下平面对齐;燃料氧气混合体的外形为一圆柱形,燃料氧气混合体外径大小与上隔热层和下隔热层的圆孔大小相等,燃料氧气混合体由外圆桶、进气管、大环形吹氧管、中环形吹氧管、小环形吹氧管、连接管一、连接管二、均布燃料管、燃料氧气混合室、锥形喷嘴组成,在燃料氧气混合体上部的圆平面内均匀分布有许多垂直安装的均布燃料管,均布燃料管的长度与上隔热层的厚度相等,在燃料氧气混合体下部的圆平面内均匀分布有许多垂直安装的锥形喷嘴,锥形喷嘴的长度与下隔热层的厚度相等,锥形喷嘴上部的孔径为d1,,锥形喷嘴下部的孔径为d2且d1>d2,目的一是能提高喷入燃烧室的燃料与氧气混合物的喷流速度,二是能减少燃烧室燃烧膨胀的气体从锥形喷嘴反流的可能;在均布燃料管与锥形喷嘴之间的空腔是燃料氧气混合室,在燃料氧气混合室的上部安装有大环形吹氧管、中环形吹氧管和小环形吹氧管,它们同心且均匀布置在同一水平面内,进气管从燃料氧气混合室左侧外部进入燃料氧气混合室里并与大环形吹氧管连通,在大环形吹氧管的内侧有连接管二,连接管二把大环形吹氧管与中环形吹氧管连通,在中环形吹氧管的内侧有连接管一,连接管一把中环形吹氧管与小环形吹氧管连通,这样大环形吹氧管、中环形吹氧管和小环形吹氧管的内部就连通在一起了,每一个进气管均与燃料氧气混合体外的氧气供应管路相连通;在大环形吹氧管的圆周管身上均匀制作有组多小氧气喷孔,每组小氧气喷孔由两个小氧气喷孔组成,每组小氧气喷孔对称分布在大环形吹氧管的下半圆上,每组中两个小氧气喷孔互成夹角为α,30°<α<120°,小氧气喷孔的直径为d3;在中环形吹氧管的圆周管身上均匀制作有多组中氧气喷孔,每组中氧气喷孔由两个中氧气喷孔组成,中氧气喷孔对称分布在中环形吹氧管的下半圆上,且每组中两个中氧气喷孔互成夹角为α,30°<α<120°,中氧气喷孔的直径为d4;在小环形吹氧管的圆周管身上均匀制作有多组大氧气喷孔,大氧气喷孔对称分布在小环形吹氧管的下半圆上且每组中两个小氧气喷孔互成夹角为α,30°<α<120°,大氧气喷孔的直径为d5,d5>d4>d3,从而使从大氧气喷孔、中氧气喷孔和小氧气喷孔喷出的氧气流量相同;在下隔热层的下部是高温热红丝网,高温热红丝网的外形为圆形并与外壳的内腔表面固定在一起,高温热红丝网为一编织网上面有许多通孔可使燃料与氧气的混合物顺利通过,高温热红丝网的作用(A)是燃烧室内的燃料与氧气混合物一旦燃烧,烧红的高温热红丝网可以保持不断向下流出的燃料与氧气混合物始终接触着高温的高温热红丝网,从而使燃料与氧气混合物能保持稳定的燃烧,(B)是高温热红丝网可以使除燃烧中心外的靠近燃烧室内壁区域的燃料与氧气混合物也能被高温热红丝网均匀地点燃,从而使整个燃烧室都成为燃烧中心,而非只有燃烧室中心区域为燃烧中心,(C)当从锥形喷嘴喷流下来的燃料与氧气混合物碰触到高温热红丝网时,即刻被高温热红丝网点燃,从而使燃料与氧气混合物在燃烧室的上部开始燃烧并一边燃烧一边急速向下移动,这样在不增加燃烧室高度的条件下增加了燃料的燃烧时间使燃料燃烧完全,同时也增加了燃料燃烧的烈度,进而增大了燃料燃烧膨胀气体的喷射速度;电子点火器处于高温热红丝网的下方,位于燃烧室内并固定在外壳的内壁上,电子点火器受外部智能电路控制;在外壳的内腔最下部是喷口,燃烧膨胀的气体由喷口高速喷出。

2、喷气发动机燃料稳定燃烧系统启动后,细粉状燃料由燃料仓向燃料室推压进去使得整个燃料室内充满细粉状燃料并在燃料室内的压力达到设计值P1并保持不变,燃料室内的细粉状燃料在P1压力的驱动下通过上隔热层上布置的多个燃料氧气混合体上的均布燃料管向下移动并进入各个燃料氧气混合体的燃料氧气混合室内;与此同时压力为P2的氧气通过各个燃料氧气混合体上的进气管进入各自的大环形吹氧管内,进入大环形吹氧管内的氧气有两个走向,一是通过小氧气喷孔进入燃料氧气混合室里与细粉状燃料混合,二是沿着环形管路经连接管二进入中环形吹氧管内;进入中环形吹氧管内的氧气有两个走向,一是通过中氧气喷孔进入燃料氧气混合室里与细粉状燃料混合,二是沿着环形管路经连接管一进入小环形吹氧管内;进入小环形吹氧管内的氧气通过大氧气喷孔进入燃料氧气混合室里与细粉状燃料混合;由于小氧气喷孔、中氧气喷孔和大氧气喷孔之间的夹角为α导致了喷孔斜向下,所以氧气在进入燃料氧气混合室时是向斜下方吹送的,从而使高速喷出的氧气以β角度切入向下喷流的燃料流中混合均匀,15°<β<60°,这就使得细粉状燃料与氧气的混合体可以稳定地向下运动且不会发生向上的流动,因为氧气是在燃料氧气混合室内均匀地斜向下喷入,所以氧气与细粉状燃料混合非常均匀;当氧气与细粉状燃料混合物运动到燃料氧气混合室的下部时就进入了锥形喷嘴内,由于锥形喷嘴的进气孔大而出气孔小,所以这不但会加快氧气与细粉状燃料混合物向下的喷出速度同时又能保证氧气与细粉状燃料混合物不会因燃烧室内膨胀气体的压力形成反向倒灌;氧气与细粉状燃料混合物从整个下隔热层上的锥形喷嘴均匀一致地向下进入燃烧室,在氧气与细粉状燃料混合物进入燃烧室后电子点火器点火使氧气与细粉状燃料混合物发生燃烧,细粉状燃料混合物的燃烧使得燃烧室内瞬间充满了高温高压的气体,这些高温高压的气体一方面把安装在燃烧室内的高温热红丝网的自身温度在很短的时间内就加热到T1℃,另一方面高温高压的气体因体积膨胀而经喷口高速喷出从而做功推动飞行器向前运动;由于电子点火器在完成点火工作后就停止工作,而高温热红丝网自身温度被先前燃烧的氧气与细粉状燃料混合物产生的热量加热至T1℃,T1℃高于氧气与细粉状燃料混合物的燃点温度T2℃,此时氧气与细粉状燃料混合物持续向下进入燃烧室内,故当新进入燃烧室内的氧气与细粉状燃料混合物碰到高温耐热网时会被立即点燃并燃烧,氧气与细粉状燃料混合物在燃烧室内持续燃烧保持了燃烧室内的高温和高压的气体连续向下喷出,从而保证了喷气发动机持续稳定的燃烧工作,也同时使得高温热红丝网的温度保持在T1℃从而使得高温热红丝网能一直起着点燃氧气与细粉状燃料混合物的作用,从而保证了燃料被之前连续燃烧的热高温点燃和高温热红丝网高温点燃的双重稳定作用,虽然在氧气与细粉状燃料混合物持续燃烧的过程中会产生大量的热量,但由于下隔热层与上隔热层起着双重隔热保护的作用,从而使这些热量不能传导到喷气发动机的上部,从而保证了整个系统持续安全稳定的工作。

本发明与现有技术相比具有以下优点:

1、本发明的高温热红丝网系统结构简单、性能可靠,能减少燃烧死角,从而提高发动机的燃烧强度。

2、本发明的喷氧系统能保证燃料与氧气的均匀混合,并阻断了燃料燃烧膨胀气体的反流。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图;

图2是图1所示实施例中A放大示意图;

图3是图1所示实施例中B—B剖面示意图;

图4是图2所示实施例中C-C剖面示意图;

图5是图4所示实施例中D-D剖面示意图;

图6是图4所示实施例中E-E剖面示意图;

图7是图4所示实施例中F-F剖面示意图。

图1-7中:1、外壳 2、燃料室 3、上隔热层 4、燃料氧气混合体 5、燃料室上口 6、进气管 7、大环形吹氧管 8、中环形吹氧管 9、小环形吹氧管 10、连接管一 11、连接管二 12、下隔热层 13、高温热红丝网 14、燃烧室 15、喷口 16、均布燃料管 17、燃料氧气混合室 18、锥形喷嘴 19、小氧气喷孔 20、中氧气喷孔 21、大氧气喷孔 22、电子点火器 。

具体实施方式

在图1—7所示的实施例中:喷气发动机燃料稳定燃烧系统,包括外壳1、燃料室2、上隔热层3、燃料氧气混合体4、燃料喷嘴5、进气管6、大环形吹氧管7、中环形吹氧管8、小环形吹氧管9、连接管一10、连接管二11、下隔热层12、高温耐热网13、燃烧室14、喷口15、均布燃料管16、燃料氧气混合室17、锥形喷嘴18、小氧气喷孔19、中氧气喷孔20、大氧气喷孔21;其特征在于:喷气发动机燃料稳定燃烧系统的最外层是外壳1,外壳1的外形为一圆柱形,其内部是一空腔,外壳1的上部敞口为燃料室上口5,燃料室上口5与燃料仓相连接;在外壳1的内部空腔里从上往下依次安装有上隔热层3、下隔热层12和高温热红丝网13,上隔热层3是一外形为圆形的隔热板并与外壳1的内腔表面固定连接,在上隔热层3的圆平面上均匀开有多个圆孔,下隔热层12是一外形为圆形的隔热板并与外壳1的内腔表面固定连接,在下隔热层12的圆平面上均匀开有多个圆孔,上隔热层3上的圆孔与下隔热层12上的圆孔上下一一对应对齐,下隔热层12与上隔热层3隔有一段距离,在上隔热层3与下隔热层12一一对齐的每一个圆孔内各安装有一个燃料氧气混合体4,燃料氧气混合体4的上沿与上隔热层3的上平面对齐,燃料氧气混合体4的下沿与下隔热层12的下平面对齐;燃料氧气混合体4的外形为一圆柱形,燃料氧气混合体4外径大小与上隔热层3和下隔热层12的圆孔大小相等,燃料氧气混合体4由外圆桶、进气管6、大环形吹氧管7、中环形吹氧管8、小环形吹氧管9、连接管一10、连接管二11、均布燃料管16、燃料氧气混合室17、锥形喷嘴18组成,在燃料氧气混合体4上部的圆平面内均匀分布有许多垂直安装的均布燃料管16,均布燃料管16的长度与上隔热层3的厚度相等,在燃料氧气混合体4下部的圆平面内均匀分布有许多垂直安装的锥形喷嘴18,锥形喷嘴18的长度与下隔热层12的厚度相等,锥形喷嘴18上部的孔径为d1,,锥形喷嘴18下部的孔径为d2且d1>d2,目的一是能提高喷入燃烧室14的燃料与氧气混合物的喷流速度,二是能减少燃烧室14燃烧膨胀的气体从锥形喷嘴18反流的可能;在均布燃料管16与锥形喷嘴18之间的空腔是燃料氧气混合室17,在燃料氧气混合室17的上部安装有大环形吹氧管7、中环形吹氧管8和小环形吹氧管9,它们同心且均匀布置在同一水平面内,进气管6从燃料氧气混合室17左侧外部进入燃料氧气混合室17里并与大环形吹氧管7连通,在大环形吹氧管7的内侧有连接管二11,连接管二11把大环形吹氧管7与中环形吹氧管8连通,在中环形吹氧管8的内侧有连接管一10,连接管一10把中环形吹氧管8与小环形吹氧管9连通,这样大环形吹氧管7、中环形吹氧管8和小环形吹氧管9的内部就连通在一起了,每一个进气管6均与燃料氧气混合体4外的氧气供应管路相连通;在大环形吹氧管7的圆周管身上均匀制作有组多小氧气喷孔19,每组小氧气喷孔19由两个小氧气喷孔19组成,每组小氧气喷孔19对称分布在大环形吹氧管7的下半圆上,每组中两个小氧气喷孔19互成夹角为α,30°<α<120°,小氧气喷孔19的直径为d3;在中环形吹氧管8的圆周管身上均匀制作有多组中氧气喷孔20,每组中氧气喷孔20由两个中氧气喷孔20组成,中氧气喷孔20对称分布在中环形吹氧管8的下半圆上,且每组中两个中氧气喷孔20互成夹角为α,30°<α<120°,中氧气喷孔20的直径为d4;在小环形吹氧管9的圆周管身上均匀制作有多组大氧气喷孔21,大氧气喷孔21对称分布在小环形吹氧管9的下半圆上且每组中两个小氧气喷孔19互成夹角为α,30°<α<120°,大氧气喷孔21的直径为d5,d5>d4>d3,从而使从大氧气喷孔21、中氧气喷孔20和小氧气喷孔19喷出的氧气流量相同;在下隔热层12的下部是高温热红丝网13,高温热红丝网13的外形为圆形并与外壳1的内腔表面固定在一起,高温热红丝网13为一编织网上面有许多通孔可使燃料与氧气的混合物顺利通过,高温热红丝网13的作用(A)是燃烧室14内的燃料与氧气混合物一旦燃烧,烧红的高温热红丝网13可以保持不断向下流出的燃料与氧气混合物始终接触着高温的高温热红丝网13,从而使燃料与氧气混合物能保持稳定的燃烧,(B)是高温热红丝网13可以使除燃烧中心外的靠近燃烧室内壁区域的燃料与氧气混合物也能被高温热红丝网13均匀地点燃,从而使整个燃烧室都成为燃烧中心,而非只有燃烧室中心区域为燃烧中心,(C)当从锥形喷嘴18喷流下来的燃料与氧气混合物碰触到高温热红丝网13时,即刻被高温热红丝网13点燃,从而使燃料与氧气混合物在燃烧室的上部开始燃烧并一边燃烧一边急速向下移动,这样在不增加燃烧室高度的条件下增加了燃料的燃烧时间使燃料燃烧完全,同时也增加了燃料燃烧的烈度,进而增大了燃料燃烧膨胀气体的喷射速度;电子点火器22处于高温热红丝网13的下方,位于燃烧室14内并固定在外壳1的内壁上,电子点火器22受外部智能电路控制;在外壳1的内腔最下部是喷口15,燃烧膨胀的气体由喷口15高速喷出。

喷气发动机燃料稳定燃烧系统启动后,细粉状燃料由燃料仓向燃料室2推压进去使得整个燃料室2内充满细粉状燃料并在燃料室2内的压力达到设计值P1并保持不变,燃料室2内的细粉状燃料在P1压力的驱动下通过上隔热层3上布置的多个燃料氧气混合体4上的均布燃料管16向下移动并进入各个燃料氧气混合体4的燃料氧气混合室17内;与此同时压力为P2的氧气通过各个燃料氧气混合体4上的进气管6进入各自的大环形吹氧管7内,进入大环形吹氧管7内的氧气有两个走向,一是通过小氧气喷孔19进入燃料氧气混合室17里与细粉状燃料混合,二是沿着环形管路经连接管二11进入中环形吹氧管8内;进入中环形吹氧管8内的氧气有两个走向,一是通过中氧气喷孔20进入燃料氧气混合室17里与细粉状燃料混合,二是沿着环形管路经连接管一10进入小环形吹氧管9内;进入小环形吹氧管9内的氧气通过大氧气喷孔21进入燃料氧气混合室17里与细粉状燃料混合;由于小氧气喷孔19、中氧气喷孔20和大氧气喷孔21之间的夹角为α导致了喷孔斜向下,所以氧气在进入燃料氧气混合室17时是向斜下方吹送的,从而使高速喷出的氧气以β角度切入向下喷流的燃料流中混合均匀,15°<β<60°,这就使得细粉状燃料与氧气的混合体可以稳定地向下运动且不会发生向上的流动,因为氧气是在燃料氧气混合室17内均匀地斜向下喷入,所以氧气与细粉状燃料混合非常均匀;当氧气与细粉状燃料混合物运动到燃料氧气混合室17的下部时就进入了锥形喷嘴18内,由于锥形喷嘴18的进气孔大而出气孔小,所以这不但会加快氧气与细粉状燃料混合物向下的喷出速度同时又能保证氧气与细粉状燃料混合物不会因燃烧室内膨胀气体的压力形成反向倒灌;氧气与细粉状燃料混合物从整个下隔热层12上的锥形喷嘴18均匀一致地向下进入燃烧室14,在氧气与细粉状燃料混合物进入燃烧室14后电子点火器22点火使氧气与细粉状燃料混合物发生燃烧,细粉状燃料混合物的燃烧使得燃烧室14内瞬间充满了高温高压的气体,这些高温高压的气体一方面把安装在燃烧室14内的高温热红丝网13的自身温度在很短的时间内就加热到T1℃,另一方面高温高压的气体因体积膨胀而经喷口15高速喷出从而做功推动飞行器向前运动;由于电子点火器22在完成点火工作后就停止工作,而高温热红丝网13自身温度被先前燃烧的氧气与细粉状燃料混合物产生的热量加热至T1℃,T1℃高于氧气与细粉状燃料混合物的燃点温度T2℃,此时氧气与细粉状燃料混合物持续向下进入燃烧室14内,故当新进入燃烧室14内的氧气与细粉状燃料混合物碰到高温耐热网13时会被立即点燃并燃烧,氧气与细粉状燃料混合物在燃烧室14内持续燃烧保持了燃烧室14内的高温和高压的气体连续向下喷出,从而保证了喷气发动机持续稳定的燃烧工作,也同时使得高温热红丝网13的温度保持在T1℃从而使得高温热红丝网13能一直起着点燃氧气与细粉状燃料混合物的作用,从而保证了燃料被之前连续燃烧的热高温点燃和高温热红丝网13高温点燃的双重稳定作用,虽然在氧气与细粉状燃料混合物持续燃烧的过程中会产生大量的热量,但由于下隔热层12与上隔热层3起着双重隔热保护的作用,从而使这些热量不能传导到喷气发动机的上部,从而保证了整个系统持续安全稳定的工作。

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