[发明专利]一种可变几何的燃烧室扩压器结构及应用

说明书

本发明一种可变几何的燃烧室扩压器结构及应用，属于燃气轮机燃烧室领域；包括扩压器、火焰筒、机匣和内外环腔，气流从压气机流入内外环腔和火焰筒头部，之后流入火焰筒参与燃烧冷却和掺混；扩压器包括内扩压器和外扩压器，外扩压器包括外扩压器板、扩压器进口控制部分和扩压器出口连接部分；外扩压器板由多块弧形扩压板沿周向均布构成，相邻扩压板的边缘相互重叠；扩压器进口控制部分安装于外扩压器板的前端，通过调整各扩压板前端的径向位置，实现外扩压器进气口的内径变化；扩压板的后端通过扩压器出口连接部分沿周向铰接于火焰筒的头部法兰板外缘。本发明调节扩压器在不同工况下环腔和头部的进气比例，使其在不同工况下均具有较优的效果。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种可变几何的燃烧室扩压器结构及应用。

背景技术

航空发动机是飞机的“心脏”，为飞机提供飞行所需的动力，而航空发动机燃烧室是飞机“心脏”的“心脏”，将燃油的化学能转化为热能，推动涡轮做功，最终将燃油的化学能转化为发动机的机械能。

扩压器是燃烧室最重要的部件之一，它是燃烧室进口的第一个部件，主要将进入燃烧室的气流进行减速增压，使燃烧可以稳定发生。因为一般情况下航空发动机燃烧室进口的空气马赫数会达到0.3左右，绝对速度可能达到120-220m/s，并且随着先进航空发动机的发展，压气机压比不断提高，这会造成燃烧室进口速度更高，而在这么高的速度下无法组织稳定可靠的燃烧，即使可以稳定压力损失也会很大，而燃烧室内压力损失每增大1％，单位燃油消耗率增大0.5％，所以扩压器内压力损失过大对飞行成本等是十分不利的。

扩压器主要类型有流线型扩压器和突扩扩压器等，流线型扩压器因其在气流分成不同流路之后不能再得到平衡所以对加工误差等十分敏感，并且随着工况的变化扩压器性能也有较大改变，但是流线型扩压器扩压性能较好。为了解决流线型扩压器气流无法再次平衡的问题学者们提出了突扩扩压器，但突扩扩压器因突扩区的存在必然会产生较大的旋涡，所以压力损失相对较大。而本文所提出的可变几何扩压器可以在进口根据不同的工况要求和不同加工工艺调节气流分配比例，解决了流线型扩压器气流分配固定不能改变的问题，所以不再存在其固有的一系列缺点，同时也不存在突扩扩压器总压损失太大的问题，并且可以对其扩压板的壁面造型进行优化，进一步降低压损，提高静压恢复，同时改善扩压器出口气流的均匀性。

可变几何扩压器的使用可以按流量需求分配进入内外环腔和火焰筒头部的气流流量，使燃烧室在小工况下头部进气降低，环腔进气增多，在大工况下头部进气增多，环腔进气减少，使燃油与空气在不同油气比下达到不同的匹配效果，从而提高燃烧室的性能。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种可变几何的燃烧室扩压器结构及应用，外扩压器包括八块扩压板，每块扩压板中心与推拉杆固定，推拉杆被移动块带动移动，齿轮进行旋转运动，通过轨道一圈径向尺寸发生变化从而使移动块带动推拉杆发生径向位移，气流从进口由内外两个通道分别流入环腔和火焰筒头部，流入内外环腔的气流从火焰筒上的冷却孔进入火焰筒内参与冷却过程，流入火焰筒头部的气流与喷嘴喷出的燃油雾化进行燃烧，使用上述的调节机构使环腔和头部气流比例发生变化，从而满足燃烧室慢车、起飞等不同工况下的气流分配要求。

本发明的技术方案是：一种可变几何的燃烧室扩压器结构，包括扩压器1、火焰筒2、机匣3和内外环腔4，气流从压气机流出后分别流入内外环腔4和火焰筒头部16，之后流入火焰筒2参与燃烧冷却和掺混；所述扩压器1包括内扩压器5和外扩压器6，外扩压器6包括外扩压器板、扩压器进口控制部分8和扩压器出口连接部分9；

所述外扩压器板由多块弧形扩压板7沿周向均布构成，相邻扩压板7的边缘相互重叠、并为间隙配合；所述扩压器进口控制部分8安装于外扩压器板的前端，通过调整各扩压板7前端的径向位置，实现外扩压器6进气口的内径变化；所述扩压板7的后端通过扩压器出口连接部分9沿周向铰接于火焰筒2的头部法兰板17外缘。