氢燃料环涡燃烧室组件及航空发动机

本发明涉及发动机，尤其涉及一种氢燃料环涡燃烧室组件及航空发动机。

背景技术：

1、氢燃料环涡燃烧室组件是一种常见于航空发动机中的关键组件，用于将燃料和空气混合并进行燃烧，产生高温高压气体推动涡轮以驱动飞机或其它机动装置。氢燃料环涡燃烧室组件的设计和性能对于发动机的效率、可靠性及环境友好性起着至关重要的作用。

2、氢气在航空发动机、空天推进系统和地面燃气轮机等领域的应用非常重要，它可以实现零碳排放，有助于减轻全球气候变暖及保护环境。

3、然而，氢气密度相对于传统燃料较小，运动惯性较小，在流场中的扩散速度较慢，在氢燃料环涡燃烧室组件(环涡燃烧室)中不易与空气混合，从而导致燃烧不充分，影响燃烧效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种氢燃料环涡燃烧室组件及航空发动机，用以解决现有技术中由于在环涡燃烧室中氢气与空气混合不均匀，导致的燃烧不充分，影响燃烧效率的技术问题。

2、本发明提供一种氢燃料环涡燃烧室组件，氢燃料环涡燃烧室组件具有空气引入腔、环涡燃烧室、空气进口、燃气出口、多个第一冷却孔及多个氢气引入孔；燃气出口、第一冷却孔及多个氢气引入孔能连通环涡燃烧室；空气进口通过空气引入腔连通第一冷却孔；氢燃料环涡燃烧室组件用于使依次经空气进口、空气引入腔及第一冷却孔进入至环涡燃烧室内的来流空气在环涡燃烧室内形成展向涡，并且，用于经多个氢气引入孔进入至环涡燃烧室内的氢气，在展向涡的所在区域形成周向涡。

3、根据本发明的一个实施方式，氢燃料环涡燃烧室组件包括：机匣，具有环形腔；空气进口设于机匣沿其轴向方向的端部，并能连通环形腔；燃烧部件，位于环形腔内，并连接环形腔的腔壁，且燃烧部件的外表面与机匣的内表面间具有间距，以形成围绕于燃烧部件的空气引入腔；环涡燃烧室、燃气出口、第一冷却孔及氢气引入孔设于燃烧部件；多个氢气管，沿机匣的周向间隔排布，并沿机匣的径向贯穿于机匣的外周壁，多个氢气管的端部连接于燃烧部件的外周壁，并连通各氢气引入孔；其中，氢气引入孔的延伸方向与机匣的径向呈夹角设置。

4、根据本发明的一个实施方式，燃烧部件包括：火焰筒，位于环形腔内，并连接环形腔的腔壁；环涡燃烧室、燃气出口、第一冷却孔及氢气引入孔设于火焰筒；氢气盒，套设于火焰筒的外周壁，氢气盒具有氢气容置腔、多个第一通孔及多个第二通孔；多个第一通孔位于氢气盒的内周壁并沿其周向间隔排布；多个第二通孔位于氢气盒的外周壁并沿其周向间隔排布；多个第一通孔及多个第二通孔能连通氢气容置腔；多个第一通孔一一对应连通多个氢气引入孔；多个氢气管的端部一一对应连通多个第二通孔；缝槽组件，位于环涡燃烧室内，并连接环涡燃烧室的室壁，且缝槽组件的外周壁与火焰筒的内周壁间形成有至少一个缝槽；第一冷却孔连通缝槽，以使来流空气能依次经空气进口、空气引入腔及第一冷却孔进入至缝槽内，并通过缝槽在环涡燃烧室内形成展向涡。

5、根据本发明的一个实施方式，火焰筒包括第一筒壁、端板及第二筒壁；第一筒壁通过端板连接第二筒壁，第一筒壁、端板及第二筒壁围设形成环涡燃烧室，第一筒壁的连接端具有外壁面冷却孔组；外壁面冷却孔组具有多个第一冷却孔，多个第一冷却孔沿第一筒壁的周向间隔排布，第一筒壁围绕于第二筒壁；第二筒壁的连接端具有内壁面冷却孔组，内壁面冷却孔组具有多个第一冷却孔，多个第一冷却孔沿第二筒壁的周向间隔排布；空气进口位于机匣的端部与第一筒壁的自由端之间；燃气出口位于第一筒壁的自由端和第二筒壁的自由端之间；氢气引入孔位于第一筒壁。

6、根据本发明的一个实施方式，缝槽为两个，两个缝槽分别为第一缝槽和第二缝槽；缝槽组件包括第一缝槽舌片和第二缝槽舌片；第一缝槽舌片沿机匣的轴向延伸设置，且第一缝槽舌片的端部连接端板，第一缝槽舌片围绕于第二缝槽舌片，第一缝槽舌片的外周壁、端板及第一筒壁间形成第一缝槽；第二缝槽舌片沿机匣的轴向延伸设置，并围绕于第二筒壁，且第二缝槽舌片的端部连接端板，第二缝槽舌片的外周壁、端板及第二筒壁间形成第二缝槽。

7、根据本发明的一个实施方式，机匣具有沿其轴向方向相对设置的第一端和第二端；空气进口和燃气出口位于第一端；火焰筒沿自第一端至第二端的方向具有第三端和第四端；缝槽组件位于第四端。

8、根据本发明的一个实施方式，第一筒壁具有多个第二冷却孔和多个掺混孔；多个第二冷却孔沿第一筒壁的周向间隔排布，并位于第三端；多个掺混孔位于第一端和氢气盒之间，并沿第一筒壁的周向间隔排布。

9、根据本发明的一个实施方式，第二筒壁的自由端自第一方向向第二方向倾斜设置；第一方向为第二端至第一端的方向；第二方向为机匣的径向向外的方向。

10、根据本发明的一个实施方式，夹角为28度至62度。

11、本发明还提供一种航空发动机，包括：上述实施方式的氢燃料环涡燃烧室组件。

12、本发明的氢燃料环涡燃烧室组件及航空发动机的特点及优点是：

13、来流空气能够依次经空气进口、空气引入腔及第一冷却孔进入至环涡燃烧室内，并在环涡燃烧室内形成展向涡；并且，氢气(燃料)经多个氢气引入孔进入至环涡燃烧室内，并在展向涡的所在区域形成周向涡，也即，在火焰筒内形成周向涡，在展向涡和周向涡的作用下氢气和来流空气能在该区域充分混合，在该区域会形成环涡稳焰区，使得环涡稳焰区的氢气与空气的比值范围可为0.01至0.016，实现稳焰燃烧，保证了燃烧的充分性，提高燃烧效率，减少氮氧化物等污染物，拓宽稳定工作边界。此外，由于来流空气会经过第一冷却孔，来流空气的温度相较于燃烧室内的气体温度较低，因此，来流空气在流经第一冷却孔时，可以对第一冷却孔周围的环涡燃烧室的室壁起到冷却作用。

技术特征：

1.一种氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，所述氢燃料环涡燃烧室组件包括：

3.根据权利要求2所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，所述燃烧部件(200)包括：

4.根据权利要求3所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，

9.根据权利要求2至8中任一项所述的氢燃料环涡燃烧室组件，其特征在于，所述夹角为28度至62度。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及发动机技术领域，提供一种氢燃料环涡燃烧室组件及航空发动机。本发明的氢燃料环涡燃烧室组件包括机匣、空气引入腔、环涡燃烧室、空气进口、燃气出口、掺混孔、多个第一冷却孔及多个氢气引入孔；氢气引入孔或可称氢气斜孔，燃气出口、第一冷却孔及多个氢气引入孔能连通环涡燃烧室；空气进口通过空气引入腔连通第一冷却孔；氢燃料环涡燃烧室组件用于使依次经空气进口、空气引入腔及第一冷却孔进入至环涡燃烧室内的来流空气在环涡燃烧室内形成展向涡，并且，用于经多个氢气引入孔进入至环涡燃烧室内的氢气，在火焰筒内形成周向涡。本发明能实现稳焰燃烧，保证了燃烧的充分性，提高燃烧效率，减少氮氧化物等污染物，拓宽稳定工作边界。

技术研发人员：王建臣,任浩祺,杨帆,王邦宇,张康恩,王子迪
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17