[发明专利]带凹腔的支板火焰稳定装置及火焰稳定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带加力的燃气涡轮发动机中加力燃烧室的火焰稳定装置，更具体的说，是涉及改进加力燃烧室火焰稳定特性的方案。

背景技术

加力燃烧室从发明至今，一直是战斗机发动机的重要组成部件，它采用直流组织燃烧方案，在短时间内大幅提高发动机推力。传统加力燃烧室通常在流场中布置V型火焰稳定器，利用高速气流绕过钝体结构形成的回流区稳定火焰和组织燃烧。但是，传统的钝体稳定器在稳定火焰的同时带来流道的阻塞和总压损失，并且其粗大的结构尺寸额外增加了发动机的整体重量。特别在非加力状态，加力燃烧室给发动机带来的附加重量和流动损失都是无意义的。

因此，有人提出了带射流注入的火焰稳定装置的设计方案(专利号：200910076187.2)，该方案(如图1)去掉了传统的火焰稳定器，降低了流动损失，在缩短结构长度减轻了重量，与传统火焰稳定装置相比，有明显的优势。不过该火焰稳定方案有很大的局限性：其漩涡区仅局限于中心锥截面后方区域(图1中区域A)，与传统V型火焰稳定器相比，其漩涡区明显缩小，火焰径向覆盖面积有限(图1中区域B)。由于其火焰的径向覆盖面积较小，故有大量混合气难以实现复燃，降低了加力燃烧室的工作效能，减少了其可产生的推力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有的技术不足，在不明显增加流动损失及加力燃烧室整体重量的前提下，增大漩涡区域、扩大火焰径向覆盖面积，进而提高发动机加力推力及加力燃烧室工作效能，同时兼顾结构简单，易于维护。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的带凹腔的支板火焰稳定装置置于涡轮后框架处，将原有涡轮后框架支板替换为带凹腔的支板，其特点包括：

沿来流方向，支板截面为尾缘突扩翼型；

在支板翼型的适当位置处，沿径向两侧各开一条凹腔。

本发明的原理如下：气流流经支板凹腔时，在凹腔内部形成局部低速驻涡回流区，成为稳定的点火源，同时壁面气流在凹腔漩涡的扰动下加速分离，在尾缘突扩处形成大范围低速回流区，使火焰不断向下游和两侧周向传播，从而充满整个加力燃烧室。

本发明所具有的优点包括：

-本发明增大了加力燃烧室内的漩涡区域，扩大了火焰径向覆盖面积，使火焰充满加力燃烧室腔体，提高了加力推力及其工作效能。

-本发明结构简单，可以充分利用现有结构，通过对涡轮后框架的合理改造，在实现设计目标的情况下，并没有增加加力燃烧室堵塞面积及额外重量。由于它没有附加结构，因此本装置适用于各种结构的发动机的加力燃烧室。

-本发明中支板母体为翼型截面设计，在非加力状态下，流动损失小。

-本发明中凹腔长、宽尺寸之比可以进行灵活调整，形成最稳定的低速回流区，从而提供了更加稳定的点火源，进一步保证了燃烧的稳定性。

-本发明中突扩尾缘尺寸可以进行灵活调整，进而在尾缘处形成最佳低速回流区，以致扩大其周向火焰覆盖面积。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的加力燃烧室的涡轮后框架支板，所述加力燃烧室包括：机匣；涡轮后框架内壁；连接所述机匣与所述涡轮后框架内壁的多个涡轮后框架支板，其特征在于所述涡轮后框架支板带有凹腔。

根据本发明的一个进一步的方面，所述凹腔被设置在所述涡轮后框架支板的最大厚度处的两侧。

根据本发明的一个进一步的方面，所述涡轮后框架支板进一步包括在所述涡轮后框架支板的翼型尾部的一个突扩结构。

根据本发明的另一个方面，提供了用于燃气涡轮发动机的加力燃烧室，所述加力燃烧室包括：机匣；涡轮后框架内壁；连接所述机匣与所述涡轮后框架内壁的多个涡轮后框架支板，其特征在于所述涡轮后框架支板带有凹腔。

根据本发明的又一个方面，提供了了改进燃气涡轮发动机的加力燃烧室的火焰稳定特性的方法，其中所述加力燃烧室包括：机匣；涡轮后框架内壁；连接所述机匣与所述涡轮后框架内壁的多个涡轮后框架支板，所述方法的特征在于在所述涡轮后框架支板设置有凹腔。

根据本发明的一个进一步的方面，所述方法的特征在于把所述凹腔设置在所述涡轮后框架支板的最大厚度处的两侧。

根据本发明的一个进一步的方面，所述方法的特征在于进一步包括在所述涡轮后框架支板的翼型尾部设置一个突扩结构。

附图说明

图1是带射流注入的火焰稳定装置的气流及漩涡示意图

图2是带凹腔的支板火焰稳定装置的正视图

图3是带凹腔的支板火焰稳定装置的工作示意图

图4是带凹腔的支板火焰稳定装置的支板剖面图

图5是支板凹腔局部放大图剖视图

具体实施方式