[实用新型]一种集成化的丙烷燃烧式温度畸变生成装置

说明书

一种集成化的丙烷燃烧式温度畸变生成装置，涉及航空发动机的气动稳定性评估技术。由6个周向均匀分布安装在涡轴发动机进口的旋流杯燃烧组件组成；旋流杯燃烧组件包括固定螺钉、丙烷供气开关、丙烷流路、耐高温陶瓷点火器、旋流杯、支板内壁、支板和空心螺栓；4个固定螺钉穿过支板内壁将支板固定在涡轴发动机进口外环与涡轴发动机进口内环之间，支板尾端设有U型缺口，旋流杯设在U型缺口内，旋流杯端面通过U型缺口固定在支板上，旋流杯和支板通过空心螺栓进行连接，支板上配套设有空心孔，空心孔与空心螺栓构成丙烷流路；丙烷供气开关设在支板上丙烷流路的入口；耐高温陶瓷点火器设在支板尾端外侧。

技术领域

本实用新型涉及航空发动机的气动稳定性评估技术，尤其是涉及适用于涡轴发动机的一种集成化的丙烷燃烧式温度畸变生成装置。

背景技术

航空发动机的气动稳定性是评估发动机性能的重要指标，其要求发动机除了具备关键设计状态的优越性能以外，在整个飞行包线内均能够抵御降稳因素的干扰，保证足够的可用稳定裕度。然而飞机编队飞行、导弹发射等过程中，发动机进口就不可避免地吸入热流，热流的吸入将给发动机进口带来明显的温度畸变，严重的温度畸变将导致发动机进入不稳定工作状态，对温度畸变问题的深入认识将对未来航空发动机的设计研制具有重要意义。

相比于压力畸变，温度畸变的研究相对滞后。对于温度畸变模拟试验，工程上主要有热流注入、固体火箭燃烧、电加热温度畸变模拟器及工质燃烧四种方式。由于热流注入存在带入压力畸变及温升率较低问题、固体火箭燃烧存在带入火箭燃烧颗粒问题、电加热存在压力损失较大及无法实现温升率的问题，相较之下，工质燃烧方式更为适合航空发动机的温度畸变模拟。在燃烧工质的选取上，主要采用氢气或者丙烷，其中氢气燃烧式温度畸变生成方式具有温升率高于丙烷燃烧的优点，但氢气相较丙烷存在结构复杂、燃烧不易控制、总压损失大、存储及使用具有一定危险性等缺点。

对于涡轴发动机，其一般用于直升机动力，相比于涡喷/涡扇发动机温升率5556K/s的要求，涡轴发动机对于温升率要求达到约500K/s即可，考虑到丙烷燃烧式温度畸变生成装置可达到涡轴发动机温升率的需求，因此丙烷燃烧式温度畸变模拟方法相比于氢气燃烧式更适合于涡轴发动机。此外，涡轴发动机流量小，圆环面内外环之间直径差较小，尺寸空间较小，温度畸变生成装置的设计需尽可能的减小尺寸空间需求。目前，针对涡轴发动机温度畸变的研究还不完善，现有温度畸变模拟器存在着复杂、成本高、与涡轴发动机不匹配等问题。故首先需结合涡轴发动机的结构特点，从温度畸变模拟器的设计角度出发，解决如何集成化设计丙烷燃烧式温度畸变模拟器这一问题。

发明内容

本实用新型目的旨在针对现有涡轴发动机温度畸变模拟器设计的上述不足，提供适用于涡轴发动机的一种集成化的丙烷燃烧式温度畸变生成装置。

本实用新型由6个周向均匀分布安装在涡轴发动机进口的旋流杯燃烧组件组成；所述旋流杯燃烧组件包括固定螺钉、丙烷供气开关、丙烷流路、耐高温陶瓷点火器、旋流杯、支板内壁、支板和空心螺栓；4个固定螺钉穿过支板内壁将支板固定在涡轴发动机进口外环与涡轴发动机进口内环之间，所述支板尾端设有U型缺口，旋流杯设在U型缺口内，U型缺口的宽度稍大于旋流杯的直径，旋流杯端面通过U型缺口固定在支板上，旋流杯和支板通过空心螺栓进行连接，支板上配套设有空心孔，空心孔与空心螺栓构成丙烷流路；丙烷供气开关设在支板上丙烷流路的入口；耐高温陶瓷点火器设在支板尾端外侧。

所述耐高温陶瓷点火器相对于高能点火器而言，直径相对较小，以利于与支板的集成化设计。点火前，将丙烷供气管置于丙烷流路的路口，保持丙烷供气开关处于关闭状态。随后接通耐高温陶瓷点火器电源并打开丙烷供气开关，使得丙烷通过丙烷流路，在旋流杯出口处被点燃，丙烷可在旋流杯出口处稳定燃烧。

本实用新型针对涡轴发动机温度畸变模拟器的技术要求，考虑到氢气相较于丙烷存在结构复杂、燃烧不易控制、总压损失大、存储及使用具有一定危险性等缺点；故采用成本低廉、存储安全且易控的丙烷作为工质进行燃烧；并根据丙烷易于燃烧及涡轴发动机圆环面进气特点，设计一种支板式集成化温度畸变生成装置。