一种高效换热的燃烧换热一体化结构的制作方法

本发明涉及一种燃烧换热一体化结构，具体涉及一种高效换热的燃烧换热一体化结构，属于组合发动机。

背景技术：

1、在吸气式组合发动机领域，燃烧室可以作为一个稳定的热源，通过与高温换热器结合，将其他工质加热至高温，由此可以将燃烧室的能量转移至其他部件并加以利用，在降低燃烧室热防护压力的同时，也可以提升整体发动机的热循环效率。

2、传统的换热器与燃烧室结合一般通过管路连接，管路复杂，结构笨重，流阻损失较大，导致燃烧室与高温换热器结合不适用于组合发动机轻质紧凑的技术要求，因此需要进行燃烧与换热一体化设计。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对现有技术的需求，提供一种高效换热的燃烧换热一体化结构。

2、本发明的技术方案是：一种高效换热的燃烧换热一体化结构，包括：燃烧室内壳和圆环状的高温换热器；

3、所述燃烧室内壳内部空腔为燃烧室；所述燃烧室内壳外部套装高温换热器；所述燃烧室内壳与高温换热器之间的环形腔体为火焰筒；

4、所述燃烧室内壳的圆周面上分布有若干燃气孔；从燃气入口进入所述火焰筒的燃气，一部分沿径向进入高温换热器，与高温换热器中换热芯体内部的换热工质换热以加热换热工质；另一部分经燃烧室内壳圆周面上的燃气孔进入燃烧室内部。

5、作为本发明的一种优选方式：所述高温换热器采用模块化设计，由若干个换热轴段轴向依次对接形成。

6、作为本发明的一种优选方式：所述换热轴段由沿周向依次首尾对接的多个弧形的高温换热模块组成；

7、所述高温换热模块包括：壳体、填充在壳体内部的换热芯体以及设置在壳体内部的进气集气单元管和出气集气单元管；所述进气集气单元管通过所述换热芯体中的tpms冷却通道与出气集气单元管连通；

8、各换热轴段中高温换热模块的个数相同，且一一对应，且沿周向位于同一母线上的高温换热模块的出气集气单元管依次相连，形成出气集气管；沿周向位于同一母线上的高温换热模块的进气集气单元管依次相连，形成进气集气管；

9、所述进气集气管的一端作为换热工质进口，另一端封闭；出气集气管一端封闭，另一端作为换热工质出口。

10、作为本发明的一种优选方式：沿所述高温换热器中换热芯体外圆周的周向均匀间隔分布有多个进气集气管，沿所述高温换热器中换热芯体内圆周的周向均匀间隔分布有多个出气集气管。

11、作为本发明的一种优选方式：所述高温换热器壳体内部换热芯体与壳体外侧面之间具有间隙作为燃气流出通道，燃气流出通道的出口作为燃气出口；所述出气集气管一端封闭，另一端作为换热工质出口；

12、所述换热工质出口与所述燃气出口位于同一侧。

13、作为本发明的一种优选方式：所述换热工质进口和换热工质出口位于高温换热器的轴向两相对侧。

14、有益效果：

15、(1)本发明实现了组合发动机燃烧室与高温换热器的一体化，从而实现燃烧与换热功能的一体化，减少两个部件直接的连接管路，在实现发动机结构紧凑的同时，可以减少发动机的零部件数量级重量，减少两侧工质的流阻，提高发动机的整体性能。

16、(2)本发明实现了空天组合动力燃烧室与高温换热器的一体化设计，燃气流程更短，总压恢复系数更高；

17、(3)本发明的结构能够减少管路的连接，系统更加紧凑，重量更轻，结构协调性更好。

技术特征：

1.一种高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：包括：燃烧室内壳(1)和圆环状的高温换热器(2)；

2.如权利要求1所述的高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：所述高温换热器(2)采用模块化设计，由若干个换热轴段轴向依次对接形成。

3.如权利要求2所述的高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：所述换热轴段由沿周向依次首尾对接的多个弧形的高温换热模块组成；

4.如权利要求1-3任一项所述的高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：沿所述高温换热器(2)中换热芯体外圆周的周向均匀间隔分布有多个进气集气管，沿所述高温换热器(2)中换热芯体内圆周的周向均匀间隔分布有多个出气集气管。

5.如权利要求4所述的高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：所述高温换热器(2)壳体内部换热芯体(31)与壳体外侧面之间具有间隙作为燃气流出通道，燃气流出通道的出口作为燃气出口(5)；所述出气集气管一端封闭，另一端作为换热工质出口(6)；

6.如权利要求3所述的高效换热的燃烧换热一体化结构，其特征在于：所述换热工质进口和换热工质出口(6)位于高温换热器(2)的轴向两相对侧。

技术总结
本发明属于组合发动机技术领域，具体涉及一种高效换热的燃烧换热一体化结构。该高效换热的燃烧换热一体化结构包括：燃烧室内壳和圆环状的高温换热器；所述燃烧室内壳内部空腔为燃烧室；所述燃烧室内壳外部套装高温换热器；所述燃烧室内壳与高温换热器之间的环形腔体为火焰筒；所述燃烧室内壳的圆周面上分布有若干燃气孔；从燃气入口进入所述火焰筒的燃气，一部分沿径向进入高温换热器，与高温换热器中换热芯体内部的换热工质换热以加热换热工质；另一部分经燃烧室内壳圆周面上的燃气孔进入燃烧室内部。通过本发明，实现了空天组合动力燃烧室与高温换热器的一体化设计，燃气流程更短，总压恢复系数更高。

技术研发人员：马同玲,张志刚,周静,周祥,唐临格,余天昊,牛军
受保护的技术使用者：北京动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24