一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，主要涉及一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构。


背景技术：

2.燃烧室出口是涡轮的进口，燃烧室出口的温度分布对涡轮有着很大的影响，也是燃烧室重要的性能指标之一。同时，掺混区对燃烧室出口温度的分布有着极大的影响，若掺混区设计不当，可能会导致高温，导致涡轮叶片稳步分布不合理，影响发动机正常工作，甚至降低发动机寿命，燃烧室的主燃区作为油气掺混和燃油燃烧的主要区域，其流场的特征和燃烧特性将直接影响主燃烧室的综合性能，掺混孔射流对主燃烧室出口温度场具有调节作用，主燃孔、掺混孔对燃烧室影响规律研究已成为主燃烧室工程设计上所关注的重点问题。
3.传统的燃烧室火焰筒结构常常为一体化设计，在某些特定工况下，燃烧室会出现燃烧性能降低等情况，从燃烧室结构的角度来说，就需要通过改变主燃孔、掺混孔等结构进行进一步的优化设计，但结构一旦确定就难以再次更改，重新加工试验件时间周期变长、经费耗资变大等一系列问题。
4.航空发动机的工作环境复杂多变，其燃烧室的入口压力、温度、空气流量和燃料流量等参数在不同的飞行状态下都会发生显著变化。因此不同工作条件下通过可变几何的控制是保持燃烧室工作稳定、可靠、有效和低排放的有效方法之一。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，通过改变掺混孔的气流流通面积，改变进气气量，达到调节燃烧室出口温度分布的效果；通过可调节燃烧室出口温度分布参数，改善涡轮进口温度品质，从而提高涡轮使用寿命、降低对涡轮防热的设计难度。
6.技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，包括扩压器；所述扩压器包括上下两层扩压器片层，分别连接燃烧室上机匣和燃烧室下机匣；所述燃烧室结构位于燃烧室上机匣和燃烧室下机匣形成的中空空间内；所述燃烧室上机匣和燃烧室下机匣上分布有若干滑杆孔，掺混孔调节杆对应穿过滑杆孔；所述燃烧室结构包括上下两侧设置的帽罩；上下帽罩分别连接上火焰筒和下火焰筒；帽罩和上下火焰筒之间用垂直设置的头部间隔；所述上火焰筒和下火焰筒表面分布有若干掺混孔和主燃孔；所述掺混孔与两侧上下机匣表面滑杆孔位置对应。
8.进一步地，所述掺混孔调节杆包括液压支杆，所述液压支杆连接外部液压控制装置，外侧设有掺混孔滑杆，掺混孔滑杆底端设有密封锥；掺混孔调节杆由滑杆孔进入燃烧室内，通过调节掺混孔滑杆的径向高度使密封锥靠近或远离掺混孔。
9.进一步地，所述头部中部设有圆盘状旋流器；旋流器沿轴心设有喷嘴。
10.有益效果：
11.1、通过滑杆高度控制密封锥以此调节掺混孔气流流通面积，从而改变掺混孔空气流量，实现对掺混孔空气流量控制的可行性。
12.2、通过改变掺混孔空气流量，调节燃烧室出口温度分布，实现燃烧室出口温度分布的可控性。通过减小掺混孔的密封面积，可增加掺混孔射流穿透深度，对横向流动的高温燃气的截断效果较传统燃烧室有大幅度提升，达到改善燃烧室出口温度分布品质效果，提升涡轮的使用寿命。
13.3、掺混孔滑杆底部为密封锥，充分利用空间，滑杆安装拆换简单，不需要更换燃烧室主体机匣部分，实现多种掺混孔面积大小的调节，该滑杆结构也可用于调节主燃孔气流流量分配。
附图说明
14.图1是本实用新型提供的燃烧室出口结构示意图；
15.图2是本实用新型提供的燃烧室机匣结构示意图；
16.图3是本实用新型提供的旋流器结构示意图；
17.图4是本实用新型提供的掺混孔调节杆结构示意图；
18.图5是本实用新型提供的掺混孔空气流量调节流程图。
19.附图标记说明：
[0020]1‑
扩压器；2
‑
燃烧室上机匣；3
‑
滑杆孔；4
‑
上火焰筒；5
‑
下火焰筒；6
‑
燃烧室下机匣；7
‑
头部；8
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帽罩；9
‑
掺混孔；10
‑
主燃孔；11
‑
旋流器；12
‑
喷嘴；13
‑
液压支杆；14
‑
掺混孔滑杆；15
‑
密封锥。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0022]
如图1
‑
2所示的一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，包括扩压器1。扩压器1分为上下两层扩压器片层，沿气流流进方向呈扩张型设置，端部分别连接燃烧室上机匣2和燃烧室下机匣6，燃烧室结构位于燃烧室上机匣2和燃烧室下机匣6形成的中空空间内。燃烧室上机匣2和燃烧室下机匣6上分布有若干滑杆孔3，掺混孔调节杆对应穿过各滑杆孔3。掺混孔调节杆结构如图4所示，包括液压支杆13，液压支杆13连接外部液压控制装置，外侧设有掺混孔滑杆14，掺混孔滑杆14底端设有密封锥15。掺混孔调节杆由滑杆孔3进入燃烧室内，通过调节掺混孔滑杆14的径向高度使密封锥15靠近或远离掺混孔9。
[0023]
燃烧室结构包括上下两侧设置的帽罩8。上下帽罩分别连接上火焰筒4和下火焰筒5。帽罩8和上下火焰筒之间用垂直设置的头部7间隔。头部7中部还设置有旋流器11，旋流器11沿圆心轴向设置有喷嘴12，如图3所示。
[0024]
上火焰筒4和下火焰筒5表面分布有若干掺混孔9和主燃孔10。掺混孔9与两侧上下机匣表面滑杆孔3位置对应。
[0025]
本实用新型提供的可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，通过掺混孔滑杆14上的密封锥15调节掺混孔进气气量，通过液压支杆13控制掺混孔滑杆的径向高度，施
加压力使得滑杆向掺混孔中心移动，减小掺混孔燃孔流通面积，施加拉力使得滑杆远离掺混孔中心，增大掺混孔流通面积，可根据需求调节不同高度的密封锥获得不同的流量分配，改善燃烧室出口温度品质。同时可实现智能调节燃烧室出口温度分布，记录不同高度时密封锥密封掺混孔以及未密封掺混孔多种条件下的燃烧参数如燃烧室进口压力、燃油流量等，通过计算端建立一套燃烧参数与多种条件下的对应关系。当密封锥未接触到掺混孔时，掺混气流分布不均，燃烧室出口温度品质下降；通过外部液压控制装置控制液压支杆；调节掺混孔滑杆实现密封锥的垂直移动；当密封锥向燃烧室方向移动时，掺混孔密封面积增大，进气量减少，温度升高；当局部温度过高时，通过外部液压控制装置控制液压支杆，密封锥远离燃烧室方向，掺混孔密封面积减小，进气量增加，温度降低，改善燃烧室出口温度品质。
[0026]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，其特征在于，包括扩压器(1)；所述扩压器(1)包括上下两层扩压器片层，分别连接燃烧室上机匣(2)和燃烧室下机匣(6)；所述燃烧室结构位于燃烧室上机匣(2)和燃烧室下机匣(6)形成的中空空间内；所述燃烧室上机匣(2)和燃烧室下机匣(6)上分布有若干滑杆孔(3)，掺混孔调节杆对应穿过滑杆孔(3)；所述燃烧室结构包括上下两侧设置的帽罩(8)；上下帽罩分别连接上火焰筒(4)和下火焰筒(5)；帽罩(8)和上下火焰筒之间用垂直设置的头部(7)间隔；所述上火焰筒(4)和下火焰筒(5)表面分布有若干掺混孔(9)和主燃孔(10)；所述掺混孔(9)与两侧上下机匣表面滑杆孔(3)位置对应。2.根据权利要求1所述的一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，其特征在于，所述掺混孔调节杆包括液压支杆(13)，所述液压支杆(13)连接外部液压控制装置，外侧设有掺混孔滑杆(14)，掺混孔滑杆(14)底端设有密封锥(15)；掺混孔调节杆由滑杆孔(3)进入燃烧室内，通过调节掺混孔滑杆(14)的径向高度使密封锥(15)靠近或远离掺混孔(9)。3.根据权利要求1所述的一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，其特征在于，所述头部(7)中部设有圆盘状旋流器(11)；旋流器(11)沿轴心设有喷嘴(12)。

技术总结
本实用新型公开了一种可调节掺混孔空气流量分配的燃烧室出口结构，通过不同滑杆上的密封锥调节掺混孔进气气量，通过滑杆上的液压支杆控制滑杆的径向高度，施加压力使得滑杆向掺混孔中心移动，减小掺混孔燃孔流通面积，施加拉力使得滑杆远离掺混孔中心，增大掺混孔流通面积，同时，掺混孔滑杆底部为密封锥，可根据需求调节不同的密封锥高度获得不同的流量分配，改善燃烧室出口温度品质，降低或者改善涡轮导向器某位置被持续性高温烧蚀的现象，解决传统燃烧室的最高温度集中持续性对涡轮导向器的烧蚀问题。器的烧蚀问题。器的烧蚀问题。


技术研发人员：金武 汤朝伟 李建中 何悟 姚倩
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2022/1/4