[实用新型]弧形桁架夹芯结构的双层壁隔热屏

说明书

本实用新型涉及一种弧形桁架夹芯结构的双层壁隔热屏，包括用于构成加力燃烧室筒体内壁的气膜孔板和在所述气膜孔板外侧的冲击孔板，在所述的气膜孔板上设有气膜孔；在所述冲击孔板上设有冲击孔；在所述气膜孔板与冲击孔板之间矩阵排列设有多个弧形单体桁架；多个弧形单体桁架的两端分别以点阵形式固连在所述的气膜孔板和冲击孔板上，所述弧形单体桁架是由弧形桁架杆制成；所述的气膜孔板、冲击孔板和弧形单体桁架共同构成双层壁隔热屏，能够强化内部的对流换热，降低冷气利用量，且具有较好的力学性能，增强了双层壁隔热屏结构性能，提高加力燃烧室和尾喷管的寿命和可靠性。

技术领域

本实用新型属于燃气涡轮发动机领域，具体地说，涉及一种带有迎风弧形桁架夹芯结构的双层壁隔热屏结构。

背景技术

航空发动机在加力状态下，流经加力燃烧室与尾喷管的燃气温度超过2000K，已远远超过可用高温材料的耐热极限，因此，必须对加力燃烧室与尾喷管的承力结构进行有效的热防护。

此前公开了几种加力燃烧室隔热屏，包括一种多孔波纹板加力燃烧室隔热屏(US005465572A)，其波纹状结构的伸缩性可以有效防止振动核筒体热变形造成的影响，又通过波纹板上离散气膜孔的冷却射流对隔热屏的高温燃气侧进行气膜冷却。然而，正是由于波纹状结构，冷却气膜射流难以覆盖整个表面，使其局部壁温过高，无法形成有效的气膜覆盖和换热；另外一种为带扰流柱的发散冷却隔热屏结构(US 20140096527A1)，通过发散的冷却形式在壁面形成气膜覆盖，阻隔高温燃气的直接接触，同时，隔热屏冷气侧壁面上的扰流柱结构可以对冷气进行扰动混合，强化对流换热，使冷气带走更多的热量而降低壁温。然而，单纯的发散冷却形式难以使扰流柱发挥更好的作用，冷却流动混合不够强烈，无法提升其冷却效率。

基于以上的经验，结合传统的气膜冷却、冲击冷却等方式，专利(CN103968418A)公开了一种用于加力燃烧室的双层壁隔热屏。此结构包括靠近燃气侧带有气膜孔的壁面、靠近冷气侧带有冲击孔的壁面以及气膜孔板和冲击孔板之间的梯形强化框，这样就形成了冷气侧冲击冷却、内部对流换热和燃气测气膜覆盖的复合冷却形式。此种结构可以通过对流换热带走传入的热量，提高冷气利用率，同时具有较好的力学性能，然而，此结构并未考虑梯形强化框在内部对流换热的过程中带来的流动阻力。

随着先进高性能燃气涡轮发动机的发展，流经加力燃烧室和尾喷管的燃气温度不断提高。另外，随着主流燃烧需要的空气流量的增大，导致用于冷却的空气流量减少，因此，必须应用具有高效冷却能力的隔热屏结构，即以尽可能少的冷气空气达到更好的冷气效果。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足提供一种结构简单，使用方便的弧形桁架夹芯结构的双层壁隔热屏。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种弧形桁架夹芯结构的双层壁隔热屏，包括用于构成加力燃烧室筒体内壁的气膜孔板和在所述气膜孔板外侧的冲击孔板，在所述的气膜孔板上设有气膜孔；在所述冲击孔板上设有冲击孔；在所述气膜孔板与冲击孔板之间矩阵排列设有多个弧形单体桁架；多个弧形单体桁架的两端分别以点阵形式固连在所述的气膜孔板和冲击孔板上，所述弧形单体桁架是由弧形桁架杆制成；所述气膜孔板内侧为加力燃烧室主燃气涵道，所述冲击孔板与加力燃烧室的外壁面构成冷气外涵道；所述的气膜孔板、冲击孔板和弧形单体桁架共同构成双层壁隔热屏。

进一步的，以H为所述气膜孔板与冲击孔板之间的距离，d为所述弧形单体桁架的桁架杆直径，通过弧形单体桁架与冲击板交点的垂线为基准垂线，弧形单体桁架上的点与垂线的偏移距离ξ大小为：

0.5H≥ξ＞d。

进一步的，所述多个弧形单体桁架在所述气膜孔板与冲击孔板之间的矩阵排列具体为：以S_x为弧形单体桁架轴向排布间距，S_z为弧形单体桁架周向排布间距，H为气膜孔板与冲击孔板之间的距离，d为弧形单体桁架的桁架杆直径，则所述S_x和S_z形成的矩阵单元大小为：