一种空气燃烧加温系统的制作方法

本实用新型属于航空发动机试验技术领域，尤其涉及一种空气燃烧加温系统。

背景技术：

由于航空发动机在全飞行包线内工作时，加力燃烧室入口燃气流量、温度和压力变化范围大，因此在地面台架上进行全尺寸加力燃烧室试验时，针对不同的试验工况，加力燃烧室入口高温燃气流量变化范围大，从十几千克/秒到一百多千克/秒；压力变化范围大，既有常压，也有负压，这就对加温系统提出了较高的要求。目前还没有比较方便成熟的针对如此大空气流量变化、压力变化范围的加温系统，尤其在负压时，火焰不容易稳定、燃烧效率低，而针对全尺寸加力燃烧室试验设备专门设计一个进气加温器的话，成本高，研制周期长，风险大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种空气燃烧加温系统，用于解决上述问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种空气燃烧加温系统，其包括主通路及N(N≥1)条副通路；

主通路包括前分管、前锥段、主路蝶阀、主路加温器、后锥段和后分管，前分管具有前进气口、前出气口及N个前分路口，后分管具有与前分管相对应的后进气口、后出气口及N个后分路口，前锥段、主路蝶阀、主路加温器和后锥段依次连接，前锥段连接于前进气口、后锥段连接于后进气口；

副通路包括副路蝶阀、直管道、前收敛段、副路加温器、后收敛段和孔板，副蝶阀、直管道、前收敛段、副路加温器、后收敛段和孔板依次连接，副蝶阀连接于前分路口、孔板连接于后分路口。

进一步地，所述副通路条数为偶数。

进一步地，所述副通路与主通路之间、副通路与副通路之间均并联设置。

进一步地，所述主通路还包括膨胀节，用于消除主通路与副通路热膨胀量不一致带来的应力。

进一步地，所述孔板采用耐高温材料制成。

进一步地，所述后收敛段采用水冷却的双层结构。

进一步地，所述后分管采用水冷却的双层结构。

本实用新型的空气燃烧加温系统是一种空气流量变化范围大，进气压力范围变化大的空气燃烧加温系统，该系统加温能力强、温度场均匀、技术成熟、使用方便、费用低，适合于全尺寸加力燃烧室地面试验器的进气加温。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一实施例的空气燃烧加温系统示意图。

图2为本实用新型一实施例的加温器结构示意图。

图3为本实用新型一实施例的孔板安装结构示意图。

图4为本实用新型一实施例的不同孔径的孔板示意图。

其中：

11-前分管，12-前锥段，13-主路蝶阀，14-主路加温器，15-后锥段，16-后分管；111-前进气口，112-前出气口，113-前分路口，161-后进气口，162-后出气口，163-后分路口；

21-副路蝶阀，22-直管道，23-前收敛段，24-副路加温器，25-后收敛段，26-孔板。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具 有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1至图4所示，本实用新型的空气燃烧加温系统包括主通路及N条副通路，其中主通路进一步包括前分管11，前锥段12，主路蝶阀13、主路加温器14、后锥段15和后分管16，副通路进一步包括副蝶阀21、直管道22、前收敛段23、副路加温器24、后收敛段25和孔板26，前分管11将低温来气一分为多，低温气体从前进气口111进入、流入前出气口112及前分路口113，分别进入多个并排放置的主路/副路加温器内，在主路加温器14或副路加温器24前都分别安装有一个蝶阀，根据空气流量的不同，控制不同蝶阀的开关，选择主路加温器14和/或副路加温器24的不同工作组合方式，空气流量较大时可选择主路加温器14及多台副路加温器24同时工作，空气流量中等时可选择几个或多个副路加温器24，空气流量较少时选择一个或几个副路加温器24工作；主路加温器14前的膨胀节17主要解决多台加温器不同时工作时导致的热膨胀量不一致问题；后分管16将多个加温器出口的高温燃气合为一路，即后分路口163及后进气口161的来气汇集后从后出气口162流出，提供试验件所需的高温燃气；副路加温器24出口与后分管16之间安装的孔板，可以保证在负压时有利于加温器的燃烧组织和提高燃烧效率。

前分管11可以将来气一分为多，分别进入多个不同的加温器。主路蝶阀13或副路蝶阀21可以通过控制其开关，可以控制低温空气是否流入相应的加温器内。主路加温器14和副路加温器24采用并联的安装方式，空气流量变化范围大，根据空气流量的不同，可以选择只有一台主路加温器14工作，也可以选择主路加温器14和副路加温器24同时工作，还可以选择多台副路加温器24同时工作，主路加温器14和副路加温器均采用成熟航空发动机主燃烧室，技术成熟，风险小，成本低，燃烧效率高，其单台加温器最大加温能力为1200℃，空气流量为5kg/s～60kg/s。加温器采用主副油供油方式，燃油雾化好，温度场均匀，加温范围大。膨胀节17解决N台加温器热膨胀量不一致带来的拉应力和压应力。孔板26具有节流作用，其不仅可以设置在副通路中还可以设置在主通路中，可以保证当试验件入口压力低于大气压时，加温器内的空气始终处于常压或高压，有利于加温器的燃烧，燃烧效率高，火焰稳定性好；孔板26采用耐高温材料，最高能承受950℃高温。当气流压力为常压或高压时选用大孔板，大孔板不直接与高温燃气接触，燃气温度不受限制；当气流压力为负压时选用小孔板，小孔板直接与高温燃气接触，燃气温度最高950℃，如图4所示的不同内径的孔板26。后分管16将N条副通路中加温器的高温燃气合为一路，采用水冷却的双层结构，如图3所示，箭头表示水流的流通方式。另外，加温器出口处的收敛段也采用双层水冷结构，结构简单，成本低，承温能力高。

下面以一条主通路和两条副通路(即图中所示的共三条通路)为例，对本实用新型做进一步说明。

实施例1：大流量空气加温

本设施例提供了一种大流量空气燃烧加温系统，主要包括前分管11，主路蝶阀13，主路加温器14，孔板26，后分管16，副路蝶阀21，膨胀节17，副路加温器24，副路加温器24；

打开上部位副路蝶阀21；

打开中间的主路蝶阀13；

打开下部的副路蝶阀21(图中未标出)；

前分管11将入口冷空气一分为三；

上部的副路加温器24、中间的主路加温器14和下部的副路加温器24同时工作，对低温空气燃烧加温，产生大流量的高温燃气；

后分管16将三路高温燃气合为一路；

后分管16采用双层水冷结构；

孔板26选用耐高温材料，最高能承受950℃高温；

当后分管16内的高温燃气压力大于大气压时，孔板26选用大孔板，此时孔板不直接与高温燃气接触，无温度限制；

当后分管16内的高温燃气压力低于大气压时，孔板26选用小孔板，此时孔板26直接与高温燃气接触，燃气温度不能超过950℃；

实施例2：中等流量空气加温

本设施例提供了一种中等流量空气燃烧加温系统，主要包括前分管11，主路蝶阀13，主路加温器14，孔板26，后分管16，副路蝶阀21，膨胀节17，副路加温器24，副路加温器24；

打开上部位副路蝶阀21；

关闭中间的主路蝶阀13；

打开下部的副路蝶阀21(图中未标出)；

前分管11将入口冷空气一分为二；

上部的副路加温器24和下部的副路加温器24同时工作，对低温空气燃烧加温，中间部分的主路加温器14不工作，产生中等流量的高温燃气；

后分管16将二路高温燃气合为一路；

后分管16采用双层水冷结构；

膨胀节17解决上部的副路加温器24和下部的副路加温器24同时工作、中间部分主路加温器14不工作带来的热膨胀量不一致问题；

膨胀节17承受拉应力；

孔板26选用耐高温材料，最高能承受950℃高温；

当后分管16内的高温燃气压力大于大气压时，孔板26选用大孔板，此时孔板26不直接与高温燃气接触，无温度限制；

当后分管16内的高温燃气压力低于大气压时，孔板26选用小孔板，此时孔板26直接与高温燃气接触，燃气温度不能超过950℃；

实施例3：小流量空气加温

本设施例提供了一种中等流量空气燃烧加温系统，主要包括前分管11，主路蝶阀13，主路加温器14，孔板26，后分管16，副路蝶阀21，膨胀节17，副路加温器24，副路加温器24；

关闭上部位副路蝶阀21；

打开中间的主路蝶阀13；

关闭下部的副路蝶阀21(图中未标出)；

冷空气从前分管11左端流入、右端中间流出，此时前分管11不起分流作用；

加温器选用成熟航空发动机的主燃烧室；

中间的主路加温器14工作，对低温空气燃烧加温，上下部分的副路加温器24都不工作，产生小流量的高温燃气；

高温燃烧从后分管16左端中间流入，右端流出，此时后分管16不起合流作用；

后分管16采用双层水冷结构；

膨胀节17解决中间的主路加温器14工作、上下的副路加温器24不工作带来的热膨胀量不一致问题；

膨胀节17承受压应力；

孔板26选用耐高温材料，最高能承受950℃高温；

当后分管16内的高温燃气压力大于大气压时，孔板26选用大孔板，此时孔板26不直接与高温燃气接触，无温度限制；

当后分管16内的高温燃气压力低于大气压时，孔板26选用小孔板，此时孔板26直接与高温燃气接触，燃气温度不能超过950℃。

本实用新型的空气燃烧加温系统是一种空气流量变化范围大，进气压力范围变化大的空气燃烧加温系统，该系统加温能力强、温度场均匀、技术成熟、使用方便、费用低，适合于全尺寸加力燃烧室地面试验器的进气加温。

以上所述，仅为本实用新型的最优具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。