[发明专利]一种驻涡式的凹腔支板火焰稳定器

说明书

本发明提出一种驻涡式的凹腔支板火焰稳定器，包括支板、喷油杆，支板具有上表面和下表面，支板内部具有前腔、中腔、后腔，前腔和后腔分别设置在中腔的两侧，喷油杆设置在前腔中，下表面具有凹腔，上表面不具有凹腔。本发明通过在支板内部合理设置空腔，减轻稳定器重量，并利用冷却气射流和燃油混合气射流两股射流，在凹腔结构内实现漩涡驻定，满足宽广范围内的点火要求，同时将喷油杆设置在支板内部，实现火焰稳定器与供油系统的一体化设计。

技术领域

本发明涉及航空发动机加力燃烧室中的火焰稳定装置。具体地，本发明特别涉及驻涡式的凹腔支板火焰稳定器。

背景技术

航空发动机的加力燃烧室主流的气流速度很高，远远大于湍流火焰的传播速度。因此，一般在通道中设置钝体障碍物，使得迎面来流沿钝体表面流到钝体后缘，产生附面层分离，生成尾迹旋涡和回流区；回流区内某些部分气体流速等于或低于紊流火焰传播速度，使其具备火焰稳定的必要条件。

目前基于该技术发展起来的火焰稳定器主要有V型槽火焰稳定器、楔型稳定器、双V型火焰稳定器、吸入式火焰稳定器、蒸发式火焰稳定器、尾缘吹气式火焰稳定器、沙丘驻涡火焰稳定器等。这些火焰稳定器均是非流线型钝体。随着加力燃烧室进口速度的提高，火焰稳定器在非加力状态下的流动阻力随之增大，影响了航空发动机的性能。因而，近年来流线型凹腔支板火焰稳定器受到了越来越多的关注。

专利文献CN102200292A提出一种用于燃气涡轮发动机加力燃烧室的火焰稳定装置，即带凹腔的支板火焰稳定器，在翼型支板的基础上，通过支板上的凹腔结构以及尾缘突扩结构形成低速回流区，实现稳焰目的。

专利文献CN104373964A提出一种喷油系统和凹腔支板火焰稳定装置一体化设计的方案，将喷油杆内置于凹腔支板内部空腔内，减少加力燃烧室的零部件数量，降低流动损失，提高加力燃烧室的整体性能。同时，内置的喷油杆利用流过凹腔支板内的冷却气流进行气动雾化，进一步提高火焰稳定器的组织燃烧能力。

但是上述两篇专利文献中所提到的凹腔支板火焰稳定器，适用于来流温度较高的情况，凹腔发挥传焰、联焰的功能，燃烧主要发生在支板尾缘的回流区内，此时燃烧火焰相对较长，不利于降低加力燃烧室的重量。

发明内容

因此，为克服现有技术的上述不足，本发明在不明显改变凹腔支板形状的前体下，重新设计凹腔结构，将喷油杆设置在支板内部，并利用冷却气射流和燃油混合气射流两股射流，在凹腔结构内实现漩涡驻定，既能够满足宽广范围内的点火，又实现了火焰稳定装置的一体化设计。

本发明提出一种驻涡式的凹腔支板火焰稳定器，包括支板、喷油杆，所述支板具有上表面和下表面；所述支板内部具有前腔、中腔、后腔；所述前腔和所述后腔分别设置在所述中腔的两侧；所述喷油杆设置在所述前腔中；所述下表面具有凹腔，所述上表面不具有凹腔。

根据本发明的优选实施方式，所述中腔用于引入冷却空气，所述前腔和所述中腔之间具有连通前腔与中腔的圆形通道，所述中腔和所述后腔之间具有连通中腔与后腔的圆形通道。

根据本发明的优选实施方式，所述凹腔的前侧壁为直壁，所述凹腔的后侧壁为向所述支板的尾部倾斜的斜壁；所述直壁上开有沿水平方向的孔，连通所述前腔与所述凹腔；所述斜壁上也开有沿水平方向的孔，连通所述后腔与所述凹腔。

根据本发明的优选实施方式，所述直壁上开有的沿水平方向的孔为圆形孔，数目优选为1、2、4、6、8或10个；所述斜壁上开有的沿水平方向的孔为圆形孔，数目优选为1、2、4、6、8或10个。

根据本发明的优选实施方式，所述斜壁上开有的沿水平方向的孔的高度高于所述直壁上开有的沿水平方向的孔的高度。

根据本发明的优选实施方式，所述凹腔的最大深度为所述支板最大高度的1/4至1/3，所述凹腔的最大长度与最大深度之比优选为2:1至3:1。