[发明专利]一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器

说明书

本发明公开了一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，属于航空发动机的燃烧领域，本发明在原有的支板稳定器尾沿沿高度方向设计不同结构型式的扰流装置，并沿高度方向均匀排列，加力燃烧室进口高速来流流经支板稳定器尾沿，由于扰流装置的作用，在稳定器后端沿高度方向形成具有强烈卷吸作用的复杂涡系结构，加快支板后缘剪切层发展并促进燃料在主流中的掺混，增强支板尾沿高速主流和高温回流区气流之间的质量、动量和热量交换，从而加快湍流燃烧速度，因此本发明可以有效提高加力燃烧室的燃烧效率、缩短加力燃烧室的长度，拓宽加力燃烧室点熄火边界，达到在加力燃烧室中强化燃烧的效果。

技术领域

本发明属于航空发动机的燃烧领域，具体是一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器。

背景技术

由于军用飞机在起飞、爬升及机动飞行时，需要更大的推力。目前常采用安装加力燃烧室的方法短时间内增大推力。但是，在二代机及之前的发动机中，加力燃烧室的喷油装置和火焰稳定器是分开设置的，由于处在高速高温气流中，容易造成喷油装置结焦、稳定器烧蚀。为了避免上述问题的发生，在三代机的加力燃烧室中，稳定器由径向和周向稳定器组成，两部分稳定器中均设置喷油装置。周向稳定器起传焰作用及传导外涵气流，从而冷却径向稳定器。四代机采用涡轮后框架一体化的加力燃烧室，将加力燃烧室火焰稳定器和涡轮后承力支架结合并取消周向稳定器，从而大大缩短了加力燃烧室长度，同时能够有效避免喷嘴结焦和烧蚀的发生。但是，由于加力燃烧室进口气流速度过大，使得燃烧室主流与高温区气流质量、动量、热量交换较少，导致加力燃烧室燃烧效率普遍较低、点熄火边界较窄。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种用于增加燃烧区气流掺混度的一体化加力燃烧室支板型火焰稳定装置，在稳定装置尾沿布置不同结构型式的扰流装置，沿高度方向均匀排列，该发明可加强加力燃烧室高速来流与高温回流区气流之间质量、动量以及热量的交换，提高燃烧完全度，拓宽加力燃烧室点熄火边界，达到在加力燃烧室中强化燃烧的效果，从而提高加力燃烧室的燃烧效率、缩短加力燃烧室的长度。

本发明是这样实现的：

一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，所述的支板稳定器的尾部设置扰流装置，所述的扰流装置沿高度方向均匀排列，所述的扰流装置的叶片结构型式对剪切掺混效果和支板尾沿主流和高温回流之间质量、动量和热量的交换强度具有影响；所述的扰流装置的叶片结构采用多种型式，包括矩形、等腰三角形、等腰梯形；扰流装置的叶片包括直叶片、弯曲叶片；加力燃烧室进口高速来流流经支板稳定器的尾部，由于支板稳定器尾部设置的扰流装置的作用，在稳定器后端沿高度方向形成具有强烈卷吸作用的复杂涡系结构，加快支板稳定器后缘剪切层发展，并促进燃料在主流中的掺混，增强支板尾沿高速主流和高温回流区气流之间的质量、动量和热量交换。

进一步，设定支板稳定器的尾部宽度为W，扰流装置的叶片高度为h，扰流装置的叶片宽度为L，所述的支板稳定器的尾部宽度W、扰流装置的叶片高度、宽度比h/L对稳定器总压损失和回流区大小具有影响，从而对加力燃烧室效率有所影响；所述的矩形、等腰三角形、等腰梯形构型的支板稳定器尾部的宽度W范围均为5～40mm；矩形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/L范围为0.1～5；等腰三角形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/L范围为0.1～6；等腰梯形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/L范围为0.1～5.5，对于等腰梯形构型的扰流叶片，设定上底宽度为R，其叶片高度与上底宽度之比h/R对稳定器总压损失及回流区大小也有影响，h/R比值范围为0.1～10。

进一步，设定扰流装置的叶片与轴向气流之间的角度为支板稳定器尾沿扰流叶片安装角度，所述的支板稳定器尾沿扰流叶片安装角度对回流区尺寸和加力燃烧室进口高速来流与稳定器尾部高温回流之间质量、动量以及热量的交换强度具有影响，从而影响强化燃烧效果；所述的扰流装置的叶片为直叶片时，扰流叶片安装角度θ₁范围为-60°～60°；所述的扰流装置的叶片为弯曲叶片时，扰流叶片安装角度θ₂范围为-70°～70°。