本發(fā)明屬于一體化加力燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器。

背景技術(shù)：

對(duì)于軍機(jī)來(lái)說(shuō)，為提高其推重比，在重量增加不大的情況下提高推力，目前世界上普遍使用加力燃燒室技術(shù)。在此技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一體化加力燃燒室以拓寬飛行包線、實(shí)現(xiàn)常規(guī)起落、可重復(fù)使用的性能優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，也是現(xiàn)階段軍機(jī)應(yīng)用最為廣泛的高超聲速飛行器動(dòng)力裝置?，F(xiàn)代先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到更大的推重比，主燃室的溫升大，渦輪前燃?xì)鉁囟让黠@提高，燃?xì)饬髁看螅魉俑?，使得進(jìn)入一體化加力燃燒室的來(lái)流溫度和速度大大提高，來(lái)流燃?xì)獾母邷赜欣谌加挽F化和蒸發(fā)，但與此同時(shí)氣流的含氧量降低，流速增大，這都對(duì)一體化加力燃燒室的燃燒穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。因此，為使整流支板火焰穩(wěn)定器在高溫條件下穩(wěn)定可靠的工作，必須保證穩(wěn)定器的壁面溫度要在材料可以承受的范圍內(nèi)，避免火焰穩(wěn)定器被高溫氣流燒蝕，因而需引入適量的冷卻氣對(duì)穩(wěn)定器進(jìn)行冷卻，以提高穩(wěn)定器的工作穩(wěn)定性、可靠性。

此外，在整流支板火焰穩(wěn)定器中設(shè)置燃油通道時(shí)，也要避免噴油管因過(guò)熱導(dǎo)致的結(jié)焦堵塞，進(jìn)而影響一體化加力燃燒室的工作穩(wěn)定性。因此在高溫燃?xì)庵袑?duì)整流支板火焰穩(wěn)定器的冷卻問(wèn)題是函需解決的關(guān)鍵。同時(shí)，一體化加力燃燒室的氣流來(lái)源于主燃室的高溫燃?xì)?，這導(dǎo)致火焰穩(wěn)定性能有明顯變化，從噴嘴噴出的霧化燃油在高溫條件下快速蒸發(fā)后，隨氣流進(jìn)入穩(wěn)定器下方的回流區(qū)內(nèi)，由于高溫燃?xì)獾暮趿棵黠@降低，因而很容易在回流區(qū)內(nèi)形成富油燃燒，這對(duì)燃燒室的出口溫度分布，及整流支板火焰穩(wěn)定器的工作壽命均產(chǎn)生不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器，能夠改善一體化渦扇加力燃燒室的燃燒穩(wěn)定性，對(duì)高溫回流區(qū)的燃燒性能主動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)在高溫高速氣流中的穩(wěn)定高效燃燒，并且有效提高了整流支板火焰穩(wěn)定器的使用壽命。本技術(shù)在整流支板火焰穩(wěn)定器內(nèi)設(shè)置冷卻氣腔，在兩側(cè)布置沖擊冷卻陣列對(duì)整流支板兩側(cè)進(jìn)行冷卻，同時(shí)對(duì)整流支板火焰穩(wěn)定器內(nèi)的燃油通道進(jìn)行冷卻，避免噴油管因過(guò)熱導(dǎo)致的結(jié)焦堵塞。在整流支板火焰穩(wěn)定器后壁布置氣膜冷卻孔，對(duì)后壁進(jìn)行氣膜冷卻，同時(shí)通過(guò)對(duì)冷卻氣噴射結(jié)構(gòu)及冷卻氣流量的調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫回流區(qū)的燃燒性能主動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)在高溫高速氣流中的穩(wěn)定高效燃燒。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器，包括整流支板火焰穩(wěn)定器冷卻氣腔，兩側(cè)的沖擊冷卻陣列，后壁的氣膜孔的設(shè)計(jì)。

所述一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器的沖擊冷卻陣列的單元體呈立方體形狀，高度，寬度，長(zhǎng)度均在在1～2mm，取5-10排進(jìn)行布置，其排間距的可選變化范圍為單元體寬度的1～5倍。

所述一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器的氣膜冷卻孔以整流支板火焰穩(wěn)定器的中心軸線為對(duì)稱軸，在其后壁呈對(duì)稱分布，氣膜孔方向與軸向呈30°～60°。

所述一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器，厚度為5～10mm，壁面兩側(cè)分布有直射式噴嘴小孔。整流支板火焰穩(wěn)定器兩側(cè)壁面上所開(kāi)噴嘴小孔區(qū)域范圍根據(jù)整流支板火焰穩(wěn)定器內(nèi)部的燃油通道確定，所開(kāi)孔的直徑的大小范圍為1～2mm，所開(kāi)圓孔排數(shù)為2～5排，所開(kāi)的孔需要采取叉排排列方式，其排間距的可選變化范圍為最小孔徑大小的2～6倍。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)降低整流支板火焰穩(wěn)定器外壁面溫度。通過(guò)沖擊冷卻陣列和氣膜孔冷卻對(duì)整流支板火焰穩(wěn)定器進(jìn)行了組合式的冷卻，經(jīng)氣膜孔流出的冷卻氣膜附著在整流支板火焰穩(wěn)定器后壁面，降低其壁面溫度，避免了由于溫度過(guò)高而導(dǎo)致穩(wěn)定器燒蝕，保證正常工作，在提高火焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定性和可靠性的同時(shí)，有限延長(zhǎng)了其使用壽命。

(2)冷卻燃油噴管。布置在整流支板火焰穩(wěn)定器內(nèi)的燃油噴管經(jīng)冷卻氣腔的氣流冷卻后，既保證了燃油噴射時(shí)易于蒸發(fā)的溫度，又避免了噴油管因過(guò)熱導(dǎo)致的結(jié)焦堵塞，解決穩(wěn)定器一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中的供油系統(tǒng)冷卻問(wèn)題。

(3)一體化加力燃燒室的氣流來(lái)自主燃室的高溫燃?xì)?，其含氧量降低，因此其燃燒穩(wěn)定性較主燃室變差。穩(wěn)定器后方是組織燃燒的高溫區(qū)，穩(wěn)定器正后方壁面的熱負(fù)荷最大。本發(fā)明通過(guò)加大整流支板火焰穩(wěn)定器后壁冷卻氣膜層的厚度，使燃燒高溫區(qū)向后移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)改變冷卻結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)壓差、冷氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒區(qū)強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的主動(dòng)控制。

附圖說(shuō)明

圖1：一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器示意圖

圖2：一體化加力燃燒室示意圖

圖1中1-燃油通道2-沖擊冷卻陣列3-冷卻氣腔4-直噴式噴嘴小孔5-氣膜冷卻孔

圖2中1-機(jī)匣2-后涵道引射器3-加力內(nèi)錐4-整流支板火焰穩(wěn)定器

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明提供了一種新的能夠在高溫燃?xì)庀聦?duì)整流支板火焰溫定器進(jìn)行冷卻保護(hù)，提高其工作穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)改變氣膜孔的冷卻結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)壓差、冷氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒區(qū)強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的主動(dòng)控制。

如圖2所示內(nèi)涵的高溫燃?xì)饨?jīng)3-加力內(nèi)錐外側(cè)進(jìn)入一體化加力燃燒室。加力燃燒室進(jìn)口處的氣流溫度高且經(jīng)過(guò)渦輪葉片擾動(dòng)后的強(qiáng)烈紊流，經(jīng)4-整流支板火焰穩(wěn)定器對(duì)高溫燃?xì)膺M(jìn)行整流后在其后方進(jìn)行組織燃燒?？芍髦О寤鹧娣€(wěn)定器處于高溫高速的燃?xì)庵?，為提高其工作穩(wěn)定性延長(zhǎng)使用壽命，有必要對(duì)其進(jìn)行冷卻保護(hù)。如圖1所示外涵冷卻氣進(jìn)入3-冷氣腔之中，首先通過(guò)兩側(cè)的2-沖擊冷卻陣列對(duì)整流支板火焰穩(wěn)定器的兩側(cè)壁進(jìn)行了沖擊冷卻，同時(shí)避免了1-燃油通道內(nèi)的燃油由于溫度過(guò)高引起的結(jié)焦堵塞，解決穩(wěn)定器一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中的供油系統(tǒng)冷卻問(wèn)題。此外，冷卻氣經(jīng)整流支板穩(wěn)定器后壁的5-氣膜冷卻孔在其后壁形成冷卻氣膜，通過(guò)改變冷卻結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)壓差、冷氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒區(qū)強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的主動(dòng)控制。

經(jīng)沖擊冷卻和氣膜冷卻的組合冷卻后，整流支板火焰穩(wěn)定器不僅提高了其工作穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了使用壽命。同時(shí)解決穩(wěn)定器一體化設(shè)計(jì)過(guò)程中的供油系統(tǒng)冷卻問(wèn)題。并且通過(guò)改變氣膜孔的冷卻結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)壓差、冷氣量，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒區(qū)強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的主動(dòng)控制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器，包括沖擊冷卻陣列的尺寸及分布設(shè)計(jì)，氣膜冷卻孔的尺寸及分布設(shè)計(jì)，噴油孔的尺寸及分布設(shè)計(jì)和整流支板火焰穩(wěn)定器內(nèi)的油道和噴射形式的設(shè)計(jì)。一種組合冷卻式整流支板火焰穩(wěn)定器是在普通整流支板火焰穩(wěn)定器上設(shè)置冷氣腔，通過(guò)對(duì)沖擊陣列及氣膜冷卻孔的布置，控制整流支板火焰穩(wěn)定器的壁溫，并對(duì)噴油管進(jìn)行一定程度的冷卻保護(hù)，避免噴油管因過(guò)熱導(dǎo)致的結(jié)焦堵塞，提高了整流支板火焰穩(wěn)定器的工作可靠性和使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張群;寇睿;李承鈺;宋亞恒;張鵬;王鑫;黎超超;李逸飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.05
技術(shù)公布日：2017.09.22