[发明专利]用于冷却RQL燃烧室头部的复合冷却装置

说明书

用于冷却RQL燃烧室头部的复合冷却装置，属于复合冷却领域，包括冲击孔板、扰流柱板和端壁；所述冲击孔板和扰流柱板上对应地开设有旋流通道，旋流通道的外周形成有端壁，所述冲击孔板和扰流柱板通过端壁连接；所述冲击孔板上分布有贯穿冲击孔板的冲击孔；所述扰流柱板朝向冲击孔板的一面分布有扰流柱，所述扰流柱与冲击孔交错设置；采用冲击孔和扰流柱的复合冷却方式，使得冷却效率高，可适应富油/淬熄/贫油燃烧室头部进气量少的条件，改善高温工作环境。

技术领域

本发明涉及复合冷却领域，尤其涉及用于冷却RQL燃烧室头部的复合冷却装置。

背景技术

国际民航组织不断提高对航空发动机污染排放的要求，2010年召开的CAEP/8标准的会议，针对不同压比、不同推力量级的发动机做出了不同的污染排放的规定。从CAEP/2到CAEP/8，对CO、UHC和颗粒状烟的要求基本没有变化，而对NOx排放的要求越来越严格(赵坚行.民用发动机污染排放及低污染燃烧技术发展趋势[J].航空动力学报,2008,23(6):986-996.)。目前，低污染燃烧技术主要有分级燃烧技术、贫油预混预蒸发(Lean Premixed Pre-vaporized，LPP)燃烧技术、富油/淬熄/贫油(Rich burn/Quick quench/Lean burn，RQL)燃烧技术和贫油直喷(Lean Direction Injection,LDI)燃烧技术等。其中RQL燃烧技术是一种新型低污染燃烧技术(李杰.先进低氮氧化物排放燃烧室技术分析[J].航空科学技术,2010(4):11-13.)，它的原理是先使燃烧发生在头部富油区，此时含氧中间产物相对低温和低含量，NOx的形成过程有效地被限制，然后通过加入大量空气掺混淬熄，使燃烧快速转换到NOx生成量低的贫油状态，避开接近化学恰当比即NOx生成量高的区域，同时又保证了燃烧室出口CO和UHC的排放不至于过高，达到只降低NOx排放而不影响总燃烧效率的目的。

为保证RQL燃烧室头部为富油环境，头部进气量比常规航空发动机燃烧室少，用于头部冷却的空气量相应减少，因此必须提高RQL燃烧室头部冷却效率以适应该结构的冷却气量。一般燃烧室头部采用冲击强化对流换热技术,冷却气通过头部转接段上的冲击孔冲击冷却挡溅盘，这种单一的冷却方式对空气的利用率比较低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供用于冷却RQL燃烧室头部的复合冷却装置，采用冲击孔和扰流柱的复合冷却方式，使得冷却效率高，可适应RQL燃烧室头部进气量少的条件，改善高温工作环境。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于冷却RQL燃烧室头部的复合冷却装置，包括冲击孔板和扰流柱板；所述冲击孔板和扰流柱板上对应地开设有旋流通道，旋流通道的外周形成有端壁，所述冲击孔板和扰流柱板通过端壁连接；所述冲击孔板上分布有贯穿冲击孔板的冲击孔；所述扰流柱板朝向冲击孔板的一面分布有扰流柱，所述扰流柱与冲击孔交错设置；扰流柱的一端与扰流柱板连接，扰流柱的另一端与冲击孔板相接。

本发明还包括头部转接段，所述头部转接段用于安装燃烧室头部的旋流器，头部转接段设于冲击孔板上且与旋流通道相对应。

所述扰流柱板的上下两端还设有引流挡板，所述引流挡板相对于扰流柱向外倾斜。

所述冲击孔板的周向截面形状为扇形。

所述冲击孔板为耐高温的陶瓷基复合材料制成的冲击孔板；所述扰流柱板为耐高温的陶瓷基复合材料制成的扰流柱板。

所述冲击孔的直径为0.75～1mm，相邻的冲击孔间距为2～4mm，所述冲击孔板的厚度为1.5～2mm。

所述扰流柱的直径为0.75～1mm，扰流柱的长度为1.5～2.5mm，相邻扰流柱的间隔为2～2.75mm，扰流柱板的厚度为1.5～2.5mm，所述引流挡板的长度为4～4.4mm。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：