一种外涵火焰稳定器、后涵道可变面积引射器及加力燃烧室

本技术涉及自适应循环发动机加力燃烧室，具体涉及一种外涵火焰稳定器、后涵道可变面积引射器及加力燃烧室。

背景技术：

1、自适应循环发动机(adaptive cycle engine，ace)使用可动部件实时调节内外涵的压比和涵道比等工作参数，从而在不同的工作场景下取得优良性能。因此，自适应循环发动机的加力燃烧室必须能在剧烈变化的进口工况下实现低流阻、稳定点火和高效燃烧。

2、在小涵道比模态时，自适应循环发动机加力燃烧室进口工况与传统小涵道比涡扇发动机的加力燃烧室进口工况类似，此时能较为容易地实现外涵组织燃烧；但在大涵道比模态时，自适应循环发动机加力燃烧室低温外涵进口的流量和速度会大幅增加，给外涵的组织燃烧带来了显著的困难。

3、自适应循环发动机的加力燃烧室中通常需要布置后涵道可变面积引射器来控制内涵和/或外涵的出口面积，保证内涵、外涵的静压平衡，以降低流动损失。当前针对自适应循环发动机加力燃烧室的外涵组织燃烧研究较少，尤其是在大涵道比模态时的外涵组织燃烧面临显著的困难。与此同时，现有的自适应循环发动机后涵道引射器在设计上并未考虑与火焰稳定器的结合使用，没有考虑火焰稳定器与后涵道引射器之间的相互影响问题，而这在实际的自适应循环发动机加力燃烧室设计中十分重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种适用于自适应循环发动机加力燃烧室外涵组织燃烧的外涵火焰稳定器及与其相结合的后涵道可变面积引射器，以及采用了二者的自适应循环发动机加力燃烧室。外涵火焰稳定器通过将内涵的高温燃气引入，用于燃油的蒸发，并通过尾部的多个出气狭缝流出，在外涵构建稳定的值班点火区域，由此，降低了大涵道比来流工况下外涵组织燃烧的难度。与此同时，在外筒体上设置可平动的滑块来作为后涵道可变面积引射器，该滑块介于两个外涵稳定器之间，与外涵火焰稳定器配合能在非常大的堵塞范围内调节外涵的流道面积，且不会对外涵的组织燃烧产生较大的不利影响。

2、在本发明的第一方面，提供一种外涵火焰稳定器，设置于分流环的后侧，其包括：

3、进气环，同轴设置在所述分流环的内侧；

4、稳定器外壳，连接于所述分流环的后端并位于所述分流环的外侧，其包括外壳前壁面、外壳上壁面和外壳两侧壁面；以及

5、稳定器凹腔，设置于所述稳定器外壳和所述进气环之间，呈由凹腔前壁面、凹腔上壁面、凹腔两侧壁面和凹腔下壁面围合而成的后方开口的箱式结构；

6、其中，所述分流环与所述进气环之间形成内涵进气狭缝，所述凹腔上壁面与所述外壳上壁面之间形成上出气狭缝，所述凹腔两侧壁面与所述外壳两侧壁面之间形成两侧出气狭缝，所述进气环与所述凹腔下壁面之间形成下出气狭缝；

7、并且其中，所述上出气狭缝和所述两侧出气狭缝通过位于所述外壳前壁面和所述凹腔前壁面之间的第一倾斜通道与所述内涵进气狭缝相连通，所述下出气狭缝通过位于进气环上升壁面与分流环上升壁面之间的第二倾斜通道与所述内涵进气狭缝相连通，所述第一倾斜通道和所述第二倾斜通道被构造为相对于轴向向外且向后地延伸。

8、优选地，所述进气环后侧以设定角度向外侧延伸而构成进气环上升壁面，所述凹腔下壁面与所述进气环上升壁面平行设置以使所述下出气狭缝具有设定角度的倾斜角；所述分流环后侧未设有所述稳定器外壳的区域以所述设定角度向外侧延伸而构成分流环上升壁面，从而使所述下出气狭缝沿周向延伸至所述进气环上升壁面与所述分流环上升壁面之间。

9、优选地，所述内涵进气狭缝的尺寸被构造为不大于所述外涵火焰稳定器尾部能够稳定点火所要求的最小尺寸，所述上出气狭缝的出口面积大于所述两侧出气狭缝的出口面积大于所述下出气狭缝的出口面积。

10、优选地，所述进气环的轴向长度为所述稳定器外壳的轴向长度的2倍以上，所述内涵进气狭缝中设有燃油供给装置，以促进燃油与内涵燃气在所述内涵进气狭缝内的混合及蒸发。

11、在本发明的第二方面，提供一种后涵道可变面积引射器，其包括：

12、多个如前文任一实施例所述的外涵火焰稳定器，沿周向均匀分布；以及

13、多个平动式滑块，可沿轴向平动地设置在外筒体内壁面，沿周向均匀分布并相对于多个所述外涵火焰稳定器间隔设置。

14、优选地，多个所述外涵火焰稳定器共同连接至所述进气环，以使所述内涵进气狭缝和所述下出气狭缝沿周向连续分布。

15、优选地，多个所述外涵火焰稳定器与多个平动式滑块的数量相等且彼此沿周向交错布置，并且所述平动式滑块的平动范围在轴向上的投影至少部分地重合于所述外涵火焰稳定器在轴向上的投影。

16、优选地，所述平动式滑块由滑块前壁面、滑块下壁面、滑块两侧壁面和滑块后壁面围合而成，其中所述滑块前壁面从所述外筒体内壁面沿第一角度α向后且向内侧延伸，所述滑块后壁面从所述滑块下壁面沿第二角度β向厚且向外侧延伸，所述第一角度α大于所述第二角度β。

17、优选地，所述平动式滑块的滑块两侧壁面之间的展向宽度随径向位置靠内而逐渐减小。

18、在本发明的第三方面，提供一种自适应循环发动机加力燃烧室，其特征在于，包括根据前文任一实施例所述的后涵道可变面积引射器。

19、优选地，所述加力燃烧室还包括：

20、中心锥，设置于所述分流环的中心轴处；以及

21、多组邻设的一体化短支板和一体化长支板，设置在所述进气环的底部，位于分流环后侧，用于实现对内涵的供油和火焰稳定，并且所述一体化长支板相较于所述一体化短支板沿径向更靠近所述中心锥；

22、其中，所述一体化短支板和所述一体化长支板的数量之和小于外涵火焰稳定器的数量。

23、优选地，多个所述一体化短支板和多个所述一体化长支板的中心周向截面与所述外涵火焰稳定器的中心周向截面或所述滑块的中心周向截面重合。

24、优选地，所述一体化短支板和所述一体化长支板的前侧以圆角结构进行过渡，下侧具有倾斜结构。

25、综上所述，本发明的外涵火焰稳定器通过引入内涵高温燃气，能较好地完成燃油的蒸发，随后，油气混合物经由所述外涵火焰稳定器尾部的多个出气狭缝流出，并进入所述外涵火焰稳定器尾部的低速回流区，在外涵构建稳定的值班点火区域；此外，通过在外筒体上设置可平动的滑块能完成外涵出口流道面积的调节，该滑块在周向位置上布置在两个外涵火焰稳定器之间来提高可调面积范围，同时对外涵火焰稳定器的火焰稳定性能影响较小。采用了所述外涵火焰稳定器、后涵道可变面积引射器和一体化支板等结构的加力燃烧室方案能满足自适应循环发动机加力燃烧室对大涵道比模态燃烧和大可调面积范围的需求。

26、基于此，本发明具有以下优点中的至少一个：

27、1.引入内涵高温燃气来进行外涵燃油的蒸发，避免了外涵低温来流工况下的燃油蒸发度较低的问题；

28、2.所述外涵火焰稳定器的性能主要取决于内涵进气量、出气狭缝布局和稳定器供油方案的设计，受到外涵进口条件的影响较小，能在外涵构建稳定的值班点火区域，非常适合外涵进口参数变化范围大的自适应循环发动机加力燃烧室；

29、3.布置于外筒体内壁面的平动式滑块的控制规律简单，当布置在两个外涵火焰稳定器之间的流场空隙部分时，能实现非常大的可调面积范围，且平动式滑块的加入对外涵火焰稳定器的尾部流场影响较小，保证了在不同工作模态时外涵火焰稳定器的性能稳定；

30、4.上述外涵火焰稳定器和平动式滑块的结合使用同时保证了大涵道比模态的外涵组织燃烧性能和可调面积范围，且非常易于结合其它内涵组织燃烧方案来完成自适应循环发动机的加力燃烧室设计。