一种抗失稳的加热器燃烧室筒体的制作方法

本发明涉及一种燃烧室结构，具体涉及一种抗失稳的燃烧室筒体，属于发动机地面试验装置技术领域。

背景技术：

用于高超声速大尺度自由射流试验台的加热器，结构内型面尺寸大，工作温度、压力均高，需要在很宽的马赫数范围内工作，加热器需要模拟对应范围内的来流条件，在高马赫数条件下来流焓值很高，对加热器燃烧室筒体的热防护提出了很高的要求；另一方面，由于总体要求加热器的流量更高，对于加热器的尺寸较之前的加热器增加一倍，相应增大尺寸的试验试件的热防护更为严峻。

以往设备的加热器燃烧室最大直径只有460mm，对于最大直径为700mm的大尺寸加热器燃烧室，其冷却结构的失稳与换热强度是燃烧室设计的重点。以往的燃烧室筒体水冷方式均采用直槽或者螺旋形水槽结构，直槽冷却效果最好，但强度较螺旋形差；螺旋形水槽结构强度好，但冷却效果比直槽差。但无论采用哪种形式的水冷方式，换热与失稳都是非常严峻的矛盾体。

因此，为满足试验研究的需要，需设计一种能够在高焓条件下可靠工作的加热器燃烧室筒体，并且满足工作时间的需要。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种抗失稳的加热器燃烧室筒体，冷却效果好、结构强度高，充分解决了失稳与换热的矛盾问题。

所述的抗失稳的加热器燃烧室筒体，包括同轴套装的内筒体和外筒体，所述内筒体的外圆周面上沿周向分布有两条以上轴向的条形槽作为冷却槽，在所述外筒体的两端的法兰上设置有与所述冷却槽连通的进水通道和出水通道；

所述冷却槽两侧的壁面作为冷却槽道加强筋，其中所述冷却槽轴向两端位置的冷却槽道加强筋的高度大于中间段冷却槽道加强筋的高度；并在每个冷却槽中间段道表面嵌装挡流条，所述挡流条将对应的冷却槽中间段上表面封闭，所述挡流条的两端分别与两端的冷却槽道加强筋抵触，实现轴向限位。

所述进水通道向内倾斜设置，在与所述冷却槽的连通处形成拐角。

有益效果：

针对高焓加热器燃烧室筒体的热防护问题，该燃烧室筒体采用了增加冷却通道加强筋高度以及安装挡流条的水冷技术，确保燃烧室能够安全稳定的长时间工作。此种结构易加工、冷却效果好、结构强度高，充分解决了失稳与换热的矛盾问题。

附图说明

图1为燃烧室筒体结构示意图；

图2为安装挡流条后的内筒体主示意图；

图3为安装挡流条后的内筒体剖视图；

图4为燃烧室前后法兰进出水结构剖面示意图。

其中：1-内筒体、2-外筒体、3-法兰、6-挡流条、7-进水通道

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种适用于大尺度抗失稳易加工的加热器燃烧室筒体，通过对燃烧室筒体冷却结构进行改进设计，使其能够满足工作时间的需要，且大大增强了结构的稳定性。

如图1-图3所示，该燃烧室筒体包括同轴套装的内筒体1和外筒体2，内筒体1的外圆周面上沿周向均匀分布有轴向的条形槽作为冷却槽，冷却槽内通冷却水，冷却槽两侧的壁面作为冷却槽道加强筋。其中冷却槽轴向两端位置的冷却槽道加强筋的高度大于中间段冷却槽道加强筋的高度；并在每个冷却槽中间段道表面嵌装挡流条6，挡流条6将对应的冷却槽中间段上表面封闭，挡流条6的两端分别与位于两端的冷却槽道加强筋抵触，实现轴向限位。增加挡流条6既可以抵抗失稳又能保证冷却通道的流通面积满足流速要求；且保证结构强度能够满足使用要求的条件下，便于加工，该种结构形式的燃烧室筒体，大大增强了筒体结构的稳定性。

如图4所示，在外筒体2的两端的法兰3上设置有与冷却槽连通的进水通道7，进水通道7向内倾斜设置，在与冷却槽的连通处形成拐角，由此能够增加拐角处流速，防止形成漩涡。

目前的调试试验中，采用该结构形式的加热器燃烧室筒体有效的满足了冷却的需要，保证了高马赫数试验的顺利进行。该设计方法适用于高焓加热器燃烧室筒体，可以为其提供有效热防护，确保试验的进行，支撑超燃冲压发动机的研究。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种抗失稳的加热器燃烧室筒体，该燃烧室筒体采用了增加冷却通道加强筋高度以及安装挡流板的水冷技术，确保燃烧室能够安全稳定的长时间工作。燃烧室筒体包括内筒体和外筒体：其特征在于，所述内筒体的外圆周面上沿周向分布有两条以上轴向的条形槽作为冷却槽，所述冷却槽两侧的壁面作为冷却槽道加强筋；其中冷却槽轴向两端位置的冷却槽道加强筋的高度大于中间段冷却槽道加强筋的高度；并在中间段的每个冷却槽表面嵌装挡流条，在所述外筒体的两端的法兰上设置有与所述冷却槽连通的进水通道和出水通道。

技术研发人员：郑莉莉;刘巍;石浩;刘小勇
受保护的技术使用者：北京动力机械研究所
技术研发日：2018.12.25
技术公布日：2019.05.10