[发明专利]一种用于高超能源系统的富燃和冲压组合燃气发生器

说明书

本发明公开了一种用于高超能源系统的富燃和冲压组合燃气发生器，该发生器采用直壁段加突扩扩压方式进气，一级旋流径向进气，二级旋流带有30度的扭角轴向进气，二级旋流器与火焰筒壁面直接相连。该组合燃气发生装置能同时满足冲压和自备能源两种工作模式进口条件下流场总压损失要求和燃烧室出口温度分布要求(大于900℃)。当在冲压模式下工作时，如果其进口来流温度高于900℃时，燃气发生装置不喷油燃烧，仅作为冲压燃烧室使用，如果其进口来流温度低于900℃时，燃气发生装置喷少量油燃烧，使燃烧室出口温度达到900℃。当在自备能源模式下工作时，燃气发生装置以富燃模式工作，燃烧室喷入过富的燃油控制燃烧室出口温度在900℃，以节约气源消耗。

技术领域

本发明涉及一体化辅助动力装置(IPU)领域，尤其涉及一种用于高超能源系统的富燃和冲压组合燃气发生器。设计的燃烧室要满足IPU在提供辅助动力工作模式、提供应急动力模式和应急启动模式所有工况条件下的稳定和高效低阻的工作特性。

背景技术

第二动力系统是一个多功能的综合系统，它是飞机飞行保障系统中的一个组成单元，具有起动主发动机、提供空调系统所需的气源、提供液压能、提供辅助功率和应急功率功能，并使发电机、液压泵等机载部件的布局更加合理。第二动力系统主要包括：辅助动力装置(APU)、应急动力装置(EPU)和组合动力装置(IPU)等种类。

现代航空燃气涡轮发动机的结构特点和循环过程，决定了其在自主工作之前必须先由其它动力源带动。最初带动发动机的动力源是电起动机，后来随着发动机所需起动功率的越来越大，辅助动力装置(APU)逐步取代了电起动机，成为现代起动发动机的主要动力源，第二动力系统也随着APU的出现应运而生。

对于军用战斗机，尤其是单发飞机，第二动力系统中除APU外，通常还包括一个应急动力装置(EPU)。如果飞行中发动机熄火或发电机、液压泵发生故障，EPU可向飞控和电气系统的关键负载提供独立能源，直至发动机重新起动、飞行员被安全弹射或飞机完成停车着陆才停止工作。第二动力系统通常由APU、EPU、附件传动装置和能量转换附件(如发电机、液压泵)等组成，主要用于提供气、电、液压及轴功率，以满足飞机对发动机起动、应急能源或其它辅助能源的不同需要。

随着现代推进技术先进性和复杂性的日益提高，尤其更高的涵道比涡扇发动机和能遥控的自动驾驶仪飞机的出现，对飞机二动力的要求相比于早期飞行器有了很大变化。现代飞机对二动力的要求是：既要一个自吸气的、具有超高高度下快速启动能力的APU和/或一个储存能量的、带有单一组分的喷气机燃料或双组份燃油供应的EPU，这些需求催生了超级一体化的二动力装置(Integrated Power Units，简称IPU)的出现，这个一体化的二动力装置(IPU)能实现仅凭一个简单的飞机动力装置，就能满足在整个飞行包线内所有二动力和主发动机启动的功率需要。

一个IPU可以替代和提供通常由三个动力组件或子系统操作的功能，这些功能是1)主发动机启动；2)辅助动力装置(APU)功能；3)一旦来自主发动机的动力损失的飞行中应急动力装置。

1)主发动机启动

主发动机启动有几种方式，在有些飞机上(F-15，F-16),一个喷气燃料起动机(它本身就是一台小涡轮发动机)由储存的液压能启动；当喷气燃油起动机运转时，用于驱动推进发动机，通过齿轮箱，到达点火转速。在其它飞机上(B-1)，一个APU被启动，推进发动机通过齿轮箱被启动。在有些飞机上(F-18，A-10，F-22),主发动机由空气涡轮带转启动，空气涡轮由来自APU的压缩空气驱动。

2)APU功能

如果飞机带有机载自吸气APU动力装置，它提供主发动机启动和/或地面环境控制和飞机电力和航空电子设备系统的检查而不需地面动力车或其它地面设备。

3)应急动力