[发明专利]一种轴向旋流掺混强化的火焰筒

说明书

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种轴向旋流掺混强化的火焰筒，火焰筒外壁与火焰筒内壁形成环状的燃烧室，火焰筒外壁与火焰筒内壁的前端之间安装头部转接段，头部转接段上沿周向安装多个旋流器与喷嘴，旋流器将燃烧室机匣与火焰筒之间的空气与喷嘴的燃油混合并通入燃烧室中；火焰筒外壁与火焰筒内壁上均具有掺混孔，所述掺混孔上安装轴向旋流掺混装置，轴向旋流掺混装置包括圆柱侧壁，整流锥，以及连接在圆柱侧壁与整流锥之间的多个旋流叶片，多个旋流叶片与所示圆柱侧壁形成多个使空气流入燃烧室的旋流通道，旋流通道的进口截面与空气流线面相切，本发明可有效解决传统火焰筒掺混孔进气对燃烧室温度场调节能力不足的问题。

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种轴向旋流掺混强化的火焰筒。

背景技术

传统火焰筒掺混孔一般为简单的圆形或马蹄形开孔，由其进入火焰筒的掺混气与主流燃气换热能力有限，对燃烧室温度场的调节能力不强；同时，传统火焰筒未对掺混空气进行有效组织，掺混孔进气为简单的空气射流，其射流空气柱沿火焰筒周向宽度较窄，不利于对燃烧室出口温度场进行调节。另外，未来高温升燃烧室的掺混空气量会越来越少，届时传统形式的掺混孔进气将无法满足燃烧室对出口温场的调节需求。

现有技术的缺点，首先，现有火焰筒掺混孔一般为简单的圆形或马蹄形开孔，由其进入火焰筒的掺混气与主流燃气换热能力有限，对燃烧室温度场的调节能力不强；

其次，现有火焰筒未对掺混空气进行有效组织，掺混孔进气为简单的空气射流，其射流空气柱沿火焰筒周向宽度较窄，不利于对燃烧室出口温度场进行调节；

最后，现有火焰筒掺混孔进气形式无法满足未来高温升燃烧室掺混空气量变少后，燃烧室对出口温场的调节需求。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种轴向旋流掺混强化的火焰筒，

火焰筒装配在燃烧室机匣内部，火焰筒包括火焰筒外壁和火焰筒内壁，旋流器、头部转接段以及轴向旋流掺混装置；

火焰筒外壁与火焰筒内壁形成环状的燃烧室，火焰筒外壁与火焰筒内壁的前端之间安装头部转接段，头部转接段上沿周向安装多个旋流器与喷嘴，旋流器将燃烧室机匣与火焰筒之间的空气与喷嘴的燃油混合并通入燃烧室中；

火焰筒外壁与火焰筒内壁上均具有掺混孔，所述掺混孔上安装轴向旋流掺混装置，轴向旋流掺混装置包括圆柱侧壁，整流锥，以及连接在圆柱侧壁与整流锥之间的多个旋流叶片，多个旋流叶片与所示圆柱侧壁形成多个使空气流入燃烧室的旋流通道，旋流通道的进口截面与空气流线面相切。

优选的是，所述掺混孔上具有掺混套筒，掺混套筒包括延伸到火焰筒外侧的圆柱筒，以及延伸至火焰筒内侧的逐渐扩张的锥筒，轴向旋流掺混装置安装在掺混套筒内部，轴向旋流掺混装置的整流锥延伸至锥筒内。

优选的是，所述圆柱筒的内壁面具有内螺纹与限位止口，轴向旋流掺混装置的圆柱侧壁具有外螺纹，轴向旋流掺混装置通过内螺纹与外螺纹与掺混套筒螺纹连接，限位止口用于轴向旋流掺混装置的轴向定位。

优选的是，火焰筒外壁在与掺混套筒连接处具有沿掺混套筒周向分布的冷却孔，火焰筒内壁在与掺混套筒连接处具有沿掺混套筒周向分布的冷却孔。

优选的是，火焰筒外壁和火焰筒内壁上安装的轴向旋流掺混装置数量相等，且为旋流器的整数倍。

优选的是，轴向旋流掺混装置的周向排布方式为顺排或叉排，顺排为火焰筒外壁和火焰筒内壁的轴向旋流掺混装置的角向位置相同，叉排为火焰筒外壁的轴向旋流掺混装置和火焰筒内壁的轴向旋流掺混装置在周向位置上相互错开。

优选的是，掺混套筒的锥筒的锥角α为60度～120度。

优选的是，相邻冷却孔之间的弧长为5～8mm，冷却孔的直径为0.8～1.8mm。