[发明专利]基于RQL原理的燃烧室及带有该燃烧室的航空发动机

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种基于RQL原理的燃烧室。此外，本发明还涉及一种包括上述基于RQL原理的燃烧室的航空发动机。

背景技术

航空发动机燃烧室技术的主要发展方向是低污染和经济性。航空发动机燃烧室除了必须满足日益严格的航空发动机污染排放标准(目前采用的CAEP6标准)，还必须满足经济性要求，即更轻的重量和更低的油耗。通常这两种要求相互冲突，为达到低污染排放的目的，通常以牺牲燃烧室的结构简单性为代价。大部分的低污染燃烧室，比如轴向和径向分级燃烧室、LPP(Lean Premixed Prevaporized)燃烧室、LDI(Lean Direct Inj ection)燃烧室都使得火焰筒或供油系统异常复杂。

RQL(Rich burn-Quench-Lean burn)的主要原理是空气分级燃烧：主燃区为富油燃烧级，中间为快速焠熄掺混级，后面为贫油燃烧级。RQL燃烧室较好地解决了火焰筒或供油系统异常复杂的问题，在不增加燃烧室复杂性的基础上，获得了较低的污染排放水平。

目前存在的RQL燃烧室主要有：P&W公司的TALON III RQL燃烧室，为了掺混均匀且迅速，采用了突缩的火焰筒结构；而R·R公司的Trent1000发动机上的RQL燃烧室，继续沿用了其成熟的短管进气技术。但是，这两类燃烧室结构仍然存在火焰筒长度偏大，造成发动机长度和重量增大，而且出口温度场分布无法有效控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于RQL原理的燃烧室及带有该燃烧室的航空发动机，以解决现有燃烧室结构仍然存在火焰筒长度偏大，造成发动机长度和重量增大，而且出口温度场分布无法有效控制的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于RQL原理的燃烧室，包括燃烧室机匣以及设于燃烧室机匣内的双层壁火焰筒，双层壁火焰筒的内腔构成富油燃烧区，双层壁火焰筒包括火焰筒头部、连接在火焰筒头部外壁上的火焰筒外壁、连接在火焰筒头部内壁上的火焰筒内壁以及设于火焰筒头部用以在火焰筒头部形成回流区的涡流器，双层壁火焰筒与燃烧室机匣之间设有用以构成焠熄掺混区和贫油燃烧区的高压涡轮导叶组件；双层壁火焰筒与高压涡轮导叶组件连接为一体，高压涡轮导叶组件与燃烧室机匣连接为一体；高压涡轮导叶组件与双层壁火焰筒连接的部位构成焠熄掺混区，高压涡轮导叶组件包括高压涡轮导叶，相邻高压涡轮导叶之间的通道形成导叶流道，导叶流道内构成贫油燃烧区。

进一步地，高压涡轮导叶组件还包括导叶流道机匣，火焰筒外壁、火焰筒内壁和导叶流道机匣三者相交形成交接条；火焰筒外壁上开设有用以将压气机压缩的高压空气引入火焰筒外壁与火焰筒内壁之间的空腔内的冲击冷却孔，火焰筒内壁在靠近交接条的部位开设有用以将高压空气引入火焰筒内壁的内腔并使空气与燃气混合的火焰筒掺混孔，导叶流道机匣在靠近交接条的部位开设有用以将压气机压缩的高压空气引入导叶流道机匣内侧的导叶流道机匣冷却孔；火焰筒掺混孔与导叶流道机匣冷却孔的综合进气使高压涡轮导叶组件与双层壁火焰筒连接部位的内腔形成焠熄掺混区。

进一步地，火焰筒掺混孔设置为多个，多个火焰筒掺混孔沿火焰筒内壁的周向等间距布置。

进一步地，导叶流道机匣冷却孔设置为多个，多个导叶流道机匣冷却孔沿导叶流道机匣的周向等间距布置。

进一步地，高压涡轮导叶为空腔弧形板，高压涡轮导叶的两端与导叶流道机匣连接，处于高压涡轮导叶的弧形区域内的导叶流道机匣上开设有用以将压气机压缩的高压空气导向高压涡轮导叶内腔的涡轮导叶进气孔，高压涡轮导叶上开设有用以将涡轮导叶进气孔导入的空气与导叶流道中的高温燃气混合的导叶前缘掺混孔；火焰筒掺混孔、导叶流道机匣冷却孔和导叶前缘掺混孔同时进气使高压涡轮导叶的导叶流道内构成贫油燃烧区。

进一步地，导叶前缘掺混孔设置为多个，多个导叶前缘掺混孔沿高压涡轮导叶的径向等间距布置。

进一步地，高压涡轮导叶两端均连接在导叶流道机匣上，并且高压涡轮导叶两端弧形区域内的导叶流道机匣上均开设有涡轮导叶进气孔。

进一步地，双层壁火焰筒在靠近高压涡轮导叶组件的部位设置为内空半径由双层壁火焰筒向高压涡轮导叶组件方向逐渐减小的内缩结构。

进一步地，燃烧室机匣上设有用以连通压气机并降低压气机流出的气体速度的扩压器；高压涡轮导叶组件的气体导出端连接高压涡轮后续流道。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，其包括上述基于RQL原理的燃烧室。