[发明专利]一种主燃区径向流动燃烧室及油气掺混方法

说明书

本发明涉及一种主燃区径向流动燃烧室及油气掺混方法，涉及发动机燃烧室技术领域。本发明提出的一种主燃区径向流动燃烧室流场组织技术，在火焰筒头部以大孔射流的基础上增加斜孔射流，通过内、外火焰筒射流与甩油盘+离心喷嘴供油装置配合，增强燃油与空气掺混，掺混后油气混合物向主燃区内回流区供给进行燃烧，提高燃油在火焰筒内部的驻留时间，加强油气掺混，提高燃烧效率并拓宽燃烧室工作范围。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种主燃区径向流动燃烧室及油气掺混方法。

背景技术

小型涡扇发动机是中高空高速无人机的关键技术之一。燃烧室是小型涡扇发动机的核心部件之一，由于小型涡扇发动机多以大迎风面积的离心压气机或斜流动压气机为压缩系统的最后一级，所以为充分利用压气机后的径向空间，采用径向流动燃烧室与之搭配是最佳的选择之一。小型涡扇发动机应用背景方向为宽空域和长航时，为满足上述需求，必须针对宽空域工作环境和长航时巡航的工作稳定性进行特别设计，研究宽空域工作范围、高燃烧稳定性以及结构简单、紧凑的燃烧室头部组织技术，以提高小型涡扇发动机工作稳定性，保证无人机长航时工作状态。

涡扇发动机燃烧室内部流场组织技术是燃烧室全面满足发动机对其要求的基础和关键，燃烧室火焰筒头部燃烧组织的好，燃烧效率、排放、出口温度分布、起动和点火等参数才能达到要求指标。目前火焰筒头部涡结构是燃烧室设计中常用的一种流动结构，头部涡结构的好坏对燃烧室内部油气掺混和火焰稳定性有至关重要的作用，是燃烧室设计的核心内容。对于小型涡扇发动机，主要是通过旋流器或火焰筒射流形成头部涡结构，旋流器在常规尺度燃烧室广泛采用的形成涡结构的装置，但是对于小型涡扇发动机用燃烧室，由于其尺度小，且径向空间大，大幅增加了燃烧室的轴向距离和复杂程度。内外环射流在火焰筒内部形成涡结构来进行油气掺混和稳定火焰，优点是结构简单，但是内外环射流产生的涡结构尺度和强度都不大，对稳定火焰和加强油气掺混效果不明显。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高燃油在火焰筒内部的驻留时间，加强油气掺混，提高燃烧效率并拓宽燃烧室工作范围。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种主燃区径向流动燃烧室，所述燃烧室为全环型燃烧室，包括外火焰筒1、燃烧室外机匣3、甩油盘5、燃烧室内机匣9和内火焰筒11；所述燃烧室外机匣3、燃烧室内机匣9、外火焰筒1和内火焰筒11固定在发动机内部，发动机工作时为静止；所述甩油盘5固定在发动机高压轴上，位于外火焰筒1和内火焰筒11之间；发动机工作时，甩油盘5随高压轴旋转；甩油盘5上均匀布置6个旋流器，旋流器由旋流室6和燃油喷口7组成，其中，燃油喷口7为旋流室6的出口，外火焰筒1、内火焰筒11均由有一定曲率的型面组成，在外火焰筒1壁面上开有外火焰筒主燃孔2、外火焰筒预混孔4，在内火焰筒11壁面上开有内火焰筒主燃孔10和内火焰筒预混孔8，发动机工作时，气流通过向这两个主燃孔和两个预混孔射流形成火焰筒头部燃烧组织结构，外火焰筒主燃孔2的开孔原则为与水平面的夹角为45°；外火焰筒预混孔4的开孔原则为与水平面的夹角为45°；内火焰筒主燃孔10的开孔原则为与水平面的夹角为60°；内火焰筒预混孔8的开孔原则为与水平面的夹角为60°；当发动机工作时，气流压缩后进入外火焰筒1与燃烧室外机匣3之间形成的外环通道、内火焰筒11与燃烧室内机匣9之间形成的内环通道分成两股，从内环通道看向外环通道时，甩油盘5为顺时针旋转，外火焰筒主燃孔2、外火焰筒预混孔4、内火焰筒主燃孔10和内火焰筒预混孔8均向下倾斜开孔。

优选地，所述燃油喷口7的直径为0.4mm～1mm。

优选地，由所述旋流室6和燃油喷口7组成的旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘5上。

优选地，所述火焰筒头部轴向长度L不大于80mm，火焰筒头部高度不大于100mm。