[发明专利]一种通道式的高效火焰筒冷却结构

说明书

本申请属于航空发动机燃烧室领域，特别涉及一种通道式的高效火焰筒冷却结构。包括：冲击通道板以及气膜板。所述冲击通道板上开设有多个冲击孔，所述冲击通道板的一侧设置有多个呈周期排布的通道隔块单元，所述通道隔块单元的中心具有气流空间，每个所述通道隔块单元包括多个通道隔块，相邻所述通道隔块之间具有流通通道，所述冲击孔通过所述流通通道与所述气流空间连通；所述气膜板设置在所述冲击通道板具有通道隔块单元的一侧，所述气膜板上开设有气膜孔，所述气膜孔与所述气流空间连通。本申请的通道式的高效火焰筒冷却结构，结构内部包含冲击冷却、对流冷却以及气膜冷却，内部流动复杂，极大提高了冷却效果，可满足高温升主燃烧室冷却需求。

技术领域

本申请属于航空发动机燃烧室领域，特别涉及一种通道式的高效火焰筒冷却结构。

背景技术

对于高温升燃烧室而言，由于在组织燃烧所需的空气流量大幅增加的同时，还必须保留适量的掺混空气以确保出口温度场品质，因此火焰筒可用的冷却空气量大幅降低。此外，随着压气机增压比的增加，高温升燃烧室的进口空气总温将有所提高，这意味着冷却空气冷却潜力的降低和燃气温度的提高。当其它条件不变时，火焰筒最高壁温随着进口空气总温的提高而线性增加。同时，高的温升决定了燃气对火焰筒辐射传热和对流传热的增强，导致火焰筒热负荷增加。冷却空气量的减少、进口空气总温的提高以及热负荷的增加，使得高温升燃烧室火焰筒的工作条件更为恶劣，从而导致热应力增大，对火焰筒的耐久性不利。因此，如何利用很有限的冷却空气量来保证火焰筒的耐久性成为高温升燃烧室设计技术的一项难点。

目前研究较多的燃烧室火焰筒冷却结构为多斜孔壁复合冷却结构以及浮动壁冷却结构。多斜孔壁复合冷却结构作为一种准发散冷却结构，主要结构形式是在壁面排布大量密集的小直径气膜孔阵，其工作原理是利用火焰筒内外压差将冷却空气通过小孔引入火焰筒内，最终在火焰筒燃气侧壁面实现全气膜覆盖。该冷却方式冷却效果有限，难以在更高温升主燃烧室应用。浮动壁冷却结构主要特点是对火焰筒壁进行分块，分得的块称为“浮壁，采用浮壁冷却结构的火焰筒实为双层结构，浮壁位于内层，外层则为支承壳体，冷却空气通过支承壳体上的孔冲击至浮壁背侧，在引入冷却空气的同时又可对浮壁的高温区域进行重点冷却。浮壁通过螺桩等固定在支承壳体上。该冷却方式由于采用大量螺栓连接使得燃烧室重量大大增加，对于发动机而言重量作为重要的技术指标，近年来各国均以减重作为优化设计方向。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种通道式的高效火焰筒冷却结构，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种通道式的高效火焰筒冷却结构，包括：

冲击通道板，所述冲击通道板上开设有多个冲击孔，所述冲击通道板的一侧设置有多个呈周期排布的通道隔块单元，所述通道隔块单元的中心具有气流空间，每个所述通道隔块单元包括多个通道隔块，相邻所述通道隔块之间具有流通通道，所述冲击孔通过所述流通通道与所述气流空间连通；

气膜板，所述气膜板设置在所述冲击通道板具有通道隔块单元的一侧，所述气膜板上开设有气膜孔，所述气膜孔与所述气流空间连通。

在本申请的至少一个实施例中，所述冲击通道板通过照相电解一体成形。

在本申请的至少一个实施例中，所述气膜板与所述冲击通道板通过扩散焊焊接为一体。

在本申请的至少一个实施例中，所述冲击孔的截面积小于所述气膜孔的截面积。

在本申请的至少一个实施例中，所述冲击孔以及所述气膜孔的直径为0.5mm～1mm。

在本申请的至少一个实施例中，所述冲击孔为直孔或斜孔，所述气膜孔为直孔或斜孔。

在本申请的至少一个实施例中，每个所述通道隔块单元包括8个所述通道隔块。