一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器的制作方法

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器。

背景技术：

传统的加力燃烧室喷油装置和火焰稳定器直接被安置在加力燃烧室主气体流路中，不可避免地对堵塞主气流产生堵塞，造成明显的总压损失，尤其是不开加力时的“冷态”下流阻损失较大，导致其耗油率较高，不能长期使用。将加力燃烧室火焰稳定器与涡轮后整流支板和带气膜冷却的加力内锥进行一体化设计，可取消传统加力燃烧室火焰稳定器，大大减小非加力“冷态”下的流阻损失，缩短加力燃烧室长度，减少附加质量，提高发动机的推重比。另外，引外涵空气冷却整流支板和加力内锥，可降低其壁温，从而降低加力燃烧室的红外辐射强度。

现代先进的涡扇发动机为达到更大的推重比,主燃室的温升大,燃气在涡轮前温度明显提高,燃气流量大,流速更快,使得进入涡扇加力燃烧室或冲压加力燃烧室的来流温度和速度大大提高,来流温度提高有利于燃油的蒸发,但也使燃油喷出后的穿透距离缩短、掺混能力减弱,而来流速度的提高更加剧了燃油和空气掺混的不利因素同时,来流速度增加后缩短了燃油在燃烧室内的停留时间,给燃烧组织带来了更大的困难。并且在高温气流中工作的稳定器和供油管都需要进行冷却,因此把火焰稳定器和供油系统进行一体化设计,以提高稳定器的工作稳定性、可靠性。设计能解决以上问题的喷油和稳定一体化火焰稳定器结构是涡轮冲压组合发动机和涡扇发动机中加力冲压燃烧室函需解决的关键。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提出一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器，包括火焰稳定器、主油路喷油杆、中心进气通道、出气通道、掺混腔、驻涡凹腔，与现有技术相比，本方案的优点是发动机内外涵道的混合气流能够通过火焰稳定器头部开设的进气通道进入火焰稳定器内部，在火焰稳定器中心处的掺混腔内与燃油掺混，对燃油预热，最后由位于支板两侧驻涡凹腔结构前部的喷嘴小孔成一定角度喷出，这样的设计可以提高高温气体对燃油的加热效果，有利于燃油的雾化蒸发及与气流的混合，同时气流在通道内部流速降低，由喷嘴向驻涡凹腔内喷出后，不仅对燃油喷射轨迹造成一定的扰动，也延长了油气混合的时间，进一步增强了燃油雾化及油气混合均匀程度，进而提高了燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器。

本发明技术方案如下：

一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器，包括：主油路喷油杆、中心进气通道、出气通道、预掺混腔和驻涡凹腔。其特征在于：火焰稳定器沿周向均匀分布在加力内锥上，火焰稳定器截面呈流线型，火焰稳定器具有中心进气通道，中心进气通道位于火焰稳定器中轴线处,火焰稳定器中设置有预掺混腔,中心进气通道由火焰稳定器头部延伸至预掺混腔,出气通道由预掺混腔延伸至火焰稳定器翼缘前部,主油路喷油杆位于中心进气通道两侧，预掺混腔前部，出油孔与预掺混腔连通，油气在预掺混腔内混合加热后，通过出气通道向驻涡凹腔内喷出，在驻涡凹腔结构中与高温来气进一步混合。中心进气通道宽度为火焰稳定器最大宽度的1/10～1/5，预掺混腔位于火焰稳定器中心处，预掺混腔宽度占火焰稳定器宽度的1/4～1/2，长度为火焰稳定器长度的1/4～1/2，出气通道位于火焰稳定器后部两侧驻涡凹腔内的前端，喷气角度为30～60度，出气通道宽度及角度根据实际情况具体设计。

本发明具有以下有益效果：

该方案设计的火焰稳定器，其优点在于引入燃烧后的高温气流进入火焰稳定器内部，在通道中减速后进入预掺混腔，主油路喷油杆将燃油喷入预掺混腔之后，与高温来气相混合并对燃油预热，之后高温混气由驻涡凹腔结构前部的出气口喷出，在驻涡凹腔结构内，燃油与高温来气进一步扰动混合，又由于喷出的气流速度较低，油气在后方低速区内扰动混合时间较长，燃油可以进一步受热蒸发，增强油气混合均匀程度，进而提高加力燃烧室的燃烧效率。本方案因大大加强混合气体的掺混程度，因而可以在较小的油气比条件下实现稳定着火，能适应更加恶劣的工作条件，扩大了着火油气比范围。

附图说明

图1：一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器的二维轴向纵截面示意图

图中：1-中心进气通道，2-主油路喷油杆，3-主油路出油孔，4-预掺混腔，5-出气通道，6-出气口，7-驻涡凹腔结构

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1，本发明提供了一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器。图1为一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器的二维轴向纵截面示意图。

火焰稳定器整体呈对称结构，由内外涵道来的气流由中心进气道(1)进入预掺混腔(4)，同时，主油路喷油杆(2)将燃油从主油路出油孔(3)喷出至预掺混腔(4)，燃油与高温混气在预掺混腔(4)中混合加热，并增强燃气与高温来气的掺混程度，而后由出气通道(5)通过驻涡凹腔结构(7)前端的出气口(6)以一定角度排出，在驻涡凹腔结构(7)内进一步与高温来气混合，再次增强油气的掺混，又由于喷出的气流速度较低，油气在后方低速区内扰动混合时间较长，燃油可以进一步受热蒸发，增强油气混合均匀程度，进而提高加力燃烧室的燃烧效率。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种可预混带驻涡凹腔结构的支板火焰稳定器，其包括：主油路喷油杆、中心进气通道、出气通道、预掺混腔和驻涡凹腔。高温气流在中心进气通道中减速后进入预掺混腔，主油路喷油杆将燃油喷入预掺混腔之后，与高温来气混合并对燃油预热，之后高温混气由驻涡凹腔结构前部的出气口喷出，在驻涡凹腔内，燃油与高温来气进一步扰动混合，又由于喷出的气流速度较低，油气在低速区内扰动混合时间较长，燃油可以进一步受热蒸发，增强油气混合均匀程度，由于燃油受热雾化蒸发效果较好，在低速区油气混合时间也较长，使得油气混合效果较好，故能够在较小油气比条件下实现点火和稳定燃烧，进而提高加力燃烧室的性能。

技术研发人员：张群;刘强;杨福正;曹婷婷;李程镐;张鹏;海涵;王鑫
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2019.03.01
技术公布日：2019.06.21