CN109899831B - 燃烧室 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种燃烧室，涉及航空发动机领域。该燃烧室包括燃烧室头部和火焰筒，此外，该燃烧室还包括挡溅板和第一级供油***，其中：挡溅板，设于燃烧室头部与火焰筒之间，并连接于燃烧室头部的外周；挡溅板内具有腔体，燃烧室头部的侧壁设有连通腔体和燃烧室头部内部的出油孔；第一级供油***，设于挡溅板远离燃烧室头部的一端，且与腔体连通，用于向腔体内喷射燃油。本公开发明的燃烧室可增强壁面冷却效果，降低生产成本。

Description

燃烧室

技术领域

本公开涉及航空发动机领域，具体而言，涉及一种燃烧室。

背景技术

随着航空航天技术的发展，对航空发动机的要求越来越高。燃烧室是发动机的核心部件，用于将燃油中的化学能转化为热能。燃烧室长期处在高温、高应力环境下，容易出现导流板烧蚀、头部壁面烧蚀等故障，直接造成发动机不能正常工作。为使发动机在不同工作状态下均能正常工作，需对燃烧室进行更精细的设计。

由于燃油在燃烧过程中产生的高温燃气会损伤、烧蚀燃烧室头部壁面，因此对燃烧室头部壁面降温十分重要。目前，主要通过设置导流板，从而控制冷却气流流动的形式实现壁面降温，但是，导流板一般位于主燃区，燃烧温度很高，容易损坏导流板，降温效果较差，且成本较高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种燃烧室，可增强壁面冷却效果，降低生产成本。

根据本公开的一个方面，提供一种燃烧室，包括燃烧室头部和火焰筒，所述燃烧室还包括：

挡溅板，设于所述燃烧室头部与所述火焰筒之间，并连接于所述燃烧室头部的外周；所述挡溅板内具有腔体，所述燃烧室头部的侧壁设有连通所述腔体和所述燃烧室头部内部的出油孔；

第一级供油***，设于所述挡溅板远离所述燃烧室头部的一端，且与所述腔体连通，用于向所述腔体内喷射燃油。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出油孔的数量为多个，且各所述出油孔均与所述腔体连通。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃烧室还包括：

第二级供油***，设于所述燃烧室头部远离所述火焰筒的一侧，用于向所述燃烧室头部内部喷射燃油；

一级涡流器，设于所述燃烧室头部远离所述火焰筒的一侧，用于向所述燃烧室头部输送气流。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一级供油***包括：

喷嘴，所述喷嘴朝向所述腔体，用于向所述腔体喷射所述燃油；

控制阀门，用于控制所述喷嘴打开或关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃烧室还包括：

二级涡流器，设于所述一级涡流器远离所述第二级供油***的一侧，用于向所述燃烧室头部输送气流。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述出油孔呈环形均匀分布于所述燃烧室头部的侧壁的内表面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述挡溅板为环绕所述燃烧室头部的环形结构，且所述腔体为围绕所述燃烧室头部的环形结构。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述出油孔的孔径均为0.5～1mm。

在本公开的一种示例性实施例中，相邻两个所述出油孔的间距为所述出油孔中最小孔径的1～5倍。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一级供油***的数量为多个，且多个所述第一级供油***均匀分布于所述挡溅板远离所述燃烧室头部的一端。

本公开的燃烧室，第一级供油***可通过腔体与燃烧室头部内部连通，可通过腔体将燃油输送至燃烧室头部内，从而可为燃烧室提供燃料。在此过程中，由于腔体设于挡溅板内，则腔体内的燃油可吸收挡溅板外的热量而汽化，从而可降低挡溅板表面温度，防止挡溅板损坏，且避免专门设置供冷却气流流动的导流板，降低生产成本；又由于挡溅板可阻挡火焰筒内的燃油向燃烧室头部溅射，避免杂质覆盖燃烧室头部，从而降低维护成本，同时，燃油经过腔体后汽化，变成燃油蒸汽，从出油孔输出，，可提高雾化效果，避免在燃烧室内部形成局部热点，防止燃烧室壁面损坏。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中燃烧室的结构示意图。

图2为本公开实施方式燃烧室的剖面图。

图3为本公开实施方式燃烧室头部的侧视图。

图4为本公开实施方式燃烧室的结构示意图。

图中：100、燃烧室；101、燃烧室头部；102、火焰筒；103、导流板；1、燃烧室头部；2、火焰筒；3、挡溅板；31、腔体；4、第一级供油***；5、出油孔；6、一级涡流器；7、二级涡流器；8、第二级供油***。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

在相关技术中，如图1所示，燃烧室包括燃烧室头部101、火焰筒102和导流板103，其中，燃烧室头部101可包括燃油喷嘴，其可用于向燃烧室头部101输送燃油，以供燃烧；火焰筒102设于燃烧室头部101的一端，以使高温燃气燃烧；导流板103用于控制燃烧室头部101冷却气流流动，以便降低燃烧室壁面温度。

在实际应用中，需要借助导流板103才能降低壁温，但导流板103的设置会使燃烧室结构复杂，进而增加制造成本。同时，导流板103设于火焰筒102内部，且位于主燃区，在燃烧过程中导流板103附近温度过高，容易损坏而失去降温效果。

本公开实施方式提供了一种燃烧室，如图2和图4所示，包括燃烧室头部1和火焰筒2，该燃烧室100还可以包括挡溅板3和第一级供油***4，其中：

挡溅板3可设于燃烧室头部1与火焰筒2之间，并可连接于燃烧室头部1的外周；挡溅板3内可具有腔体31，燃烧室头部1的侧壁可设有连通腔体31和燃烧室头部1内部的出油孔5；

第一级供油***4可设于挡溅板3远离燃烧室头部1的一端，且可与腔体31连通，可用于向腔体31内喷射燃油。

本公开的燃烧室100，第一级供油***4可通过腔体31与燃烧室头部1内部连通，可通过腔体31将燃油输送至燃烧室头部1内，从而可为燃烧室100提供燃料。在此过程中，由于腔体31设于挡溅板3内，则腔体31内的燃油可吸收挡溅板3外的热量而汽化，从而可降低挡溅板3表面温度，防止挡溅板3损坏，且避免专门设置供冷却气流流动的导流板，降低生产成本；又由于挡溅板3可阻挡火焰筒2内的燃油向燃烧室头部1溅射，避免杂质覆盖燃烧室头部1，从而降低维护成本，同时，燃油经过腔体31后汽化，变成燃油蒸汽，从出油孔5输出，可提高雾化效果，避免在燃烧室100内部形成局部热点，防止燃烧室100壁面损坏。

下面对本公开实施方式燃烧室100的各部分进行详细说明：

挡溅板3可设于燃烧室头部1与火焰筒2之间，具体而言，挡溅板3可连接于燃烧室头部1的外周，并可绕燃烧室头部1的外周呈环形结构。挡溅板3可为平板结构，其形状可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形或其他不规则图形，其材料可以是耐高温材料，具体而言，可以是金属、合金或不锈钢等，举例而言，可以是钛合金、铝合金、镁合金等，当然，还可以是其他材料，例如：还可以是复合材料，在此不再一一列举。

挡溅板3上可设有露出燃烧室头部1的开口，开口的形状可以是圆形、椭圆形、多边形，当然，也可以是其它形状，在此不对开口的形状做特殊限定，只要可露出燃烧室头部1即可。此外，该开口的形状可随燃烧室头部1的外表面形状而定，例如，燃烧室头部1外表面形状为圆形时，挡溅板3的开口形状可为圆形，燃烧室头部1外表面形状为矩形时，挡溅板3的开口形状可为矩形，当然，燃烧室头部1外表面形状也可为其它形状，相应的，挡溅板3的开口的形状也可为其他形状，在此不做特殊限定。

挡溅板3内可具有腔体31，该腔体31可用于容纳燃油。举例而言，腔体31可以是环绕燃烧室头部1的环形结构，其可以随挡溅板3环绕于燃烧室头部1的外周。在一实施方式中，腔体31可以是一体成型于挡溅板3内的通道，也可以是预埋于挡溅板3内的管道，当然，还可以是其他类型，只要能容纳燃油即可。腔体31的横截面的形状可以是圆形、矩形或其他不规则图形，在此不对腔体31的形状做特殊限定。

燃烧室头部1的侧壁可设有连通腔体31和燃烧室头部1内部的出油孔5，从而可通过出油孔5将腔体31内的燃油输送至燃烧室头部1内，该燃油的成分在此不做特殊限定。如图3所示，出油孔5可以是设于燃烧室头部1侧壁内的通孔，其可以是直孔，也可以是斜孔，当然，还可以是其他类型的通孔，例如，还可以是台阶孔，在此不对出油孔5的类型做特殊限定。

出油孔5的数量可以是多个，且多个出油孔5均可与腔体31连通，且多个出油孔5可呈环形均匀分布于燃烧室头部1的侧壁的内表面，出油孔5形成的环形的数量可以是1个，2个，3个，4个，当然也可以是其他，在此不再一一列举。举例而言，出油孔5可以呈一个环形均匀排列，也可以呈多个环形并排设置，例如，可以是3排，以便将腔体31内的燃油均匀的输送至燃烧室头部1内，避免燃油聚集在一起输送至燃烧室头部1内部而生成局部热点，进而损坏燃烧室100侧壁。

出油孔5的形状可以是圆形、矩形或其他图形，在此不对出油孔5的形状做特殊限定。在一实施方式中，出油孔5的形状可以是圆形，其孔径可以是0.5～1mm，例如，可以是0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm或1mm，当然，也可以是其他孔径，在此不做特殊限定。当出油孔5为多排时，相邻两排出油孔5之间的排间距可以是出油孔5中最小孔径的1～5倍。

举例而言，若所有出油孔5中最小孔径的出油孔5的孔径为0.5mm，则相邻两排出油孔5之间的排间距可以是0.5mm的1～5倍，其排间距可以是0.5mm，1mm，1.5mm，2mm或2.5mm；若所有出油孔5中最小孔径的出油孔5的孔径为0.6mm，则相邻两排出油孔5之间的排间距可以是0.6mm的1～5倍，其排间距可以是0.6mm，1.2mm，1.8mm，2.4mm或3mm，当然，若所有出油孔5的孔径均相等时，则相邻两排出油孔5之间的排间距可以是该孔径的1～5倍，例如，所有出油孔5的孔径均为0.7mm，则相邻两排出油孔5之间的排间距可以是0.7mm，1.4mm，2.1mm，2.8mm或3.5mm，当然，相邻两排出油孔5之间的排间距也可以是其他，在此不再一一列举。同一排中相邻两个出油孔5与环形中心形成的圆心角可以是2°、4°、6°、8°或10°，当然，也可以是其他度数，在此不再一一列举。相邻两排中相邻两个出油孔5相对于环形中心形成的圆心角的度数可以不同，即：可形成叉排分布。

第一级供油***4可设于挡溅板3远离燃烧室头部1的一端，且可与腔体31连通，可用于向腔体31内喷射燃油。第一级供油***4的数量可以是多个，举例而言，第一级供油***4可以是2个，3个，4个，5个或6个，当然，第一级供油***4的数量也可以是1个或其他数量，在此不做特殊限定。各第一级供油***4可均匀分布于挡溅板3远离燃烧室头部1的一端，且多个第一级供油***4均可与腔体31连通，且可同时向腔体31内喷射燃油。

第一级供油***4可以包括喷嘴和控制阀门，其中：

喷嘴可位于腔体31远离燃烧室头部1的一侧，且可以朝向腔体31设置，可用于按照预设压力和预设流量向腔体31内喷射燃油，以便向腔体31内提供燃料。喷嘴可呈圆形、矩形、多边形或其它形状，为了便于与腔体31连通，其数量可以是一个，且其开口的形状可与腔体31端口的形状相匹配。当然，喷嘴的数量也可以是多个，例如，可以是2个，3个，4个，5个或其他数量，且多个喷嘴均可与腔体31连通，且多个喷嘴可同时向腔体31内喷射燃油。

控制阀门可用于控制喷嘴打开或关闭，其可以是电磁阀门，也可以是电动阀门，当然，还可以是其他类型的控制阀门，在此不再一一列举。具体而言，为了便于控制，控制阀门可以是1个，当然，控制阀门的数量也可以是多个，多个控制阀门可一一对应的控制各喷嘴打开或关闭，举例而言，控制阀门可以是2个，也可以是3个，还可以是4个或5个，当然，还可以是其他数量，在此不做特殊限定，控制阀门的数量可以与喷嘴的数量相匹配，例如，当喷嘴的数量为2个时，控制阀门的数量也可为2个，当喷嘴的数量为3个时，控制阀门的数量也可为3个，当然，喷嘴的数量也可为其他，相应的，控制阀门的数量也可为其他，在此不再一一例举。

如图2所示，本公开的燃烧室100还可以包括第二级供油***8和一级涡流器6，其中：

第二级供油***8可设于燃烧室头部1远离火焰筒2的一侧，可用于向燃烧室头部1喷射燃油。第二级供油***8的数量可以是一个，也可以是多个，且各第二级供油***8均可并排设置于燃烧室头部1远离火焰筒2的一侧，且各第二级供油***8可同时向燃烧室头部1内部喷射燃油。

举例而言，第二级供油***8也可以包括喷嘴和控制阀门，喷嘴可以朝向燃烧室头部1内部设置，可用于按照预设压力和预设流量向燃烧室头部1内部喷射燃油，以便向燃烧室头部1内部提供燃料。喷嘴可呈圆形、矩形、多边形或其它形状，在此不对喷嘴的形状做特殊限定。控制阀门可用于控制喷嘴打开或关闭，其可以是电磁阀门，也可以是电动阀门，当然，还可以是其他类型的控制阀门，在此不再一一列举。控制阀门可与喷嘴对应设置，可用于控制喷嘴打开或关闭，以便于向燃烧室头部1内部喷射和或停止喷射燃油。

一级涡流器6可设于燃烧室头部1远离火焰筒2的一侧，可用于向燃烧室头部1输送气流，该气流可以是空气，当然，也可以是其他有助于燃油燃烧的气体，在此不做特殊限定。一级涡流器6输送的气流可与第二级供油***8喷射的燃油在燃烧室头部1内混合，可形成扩散燃烧模式，以便于燃烧室100温度上升。

如图2所示，本公开的燃烧室100还可以包括二级涡流器7，二级涡流器7可设于一级涡流器6远离第二级供油***8的一侧，可用于向燃烧室头部1输送气流，该气流可以是空气，当然，也可以是其他有助于燃油燃烧的气体，在此不做特殊限定。二级涡流器7输送的气流可与从出油孔5输入到燃烧室头部1内的燃油蒸汽混合，可形成预混燃烧模式，从而提高燃油的燃烧效率，并避免在燃烧室100内部形成局部热点，损坏燃烧室100壁面。

下面对本公开实施方式的燃烧室100的工作原理进行说明：

在使用时，第二级供油***8向燃烧室100喷射的燃油可与一级涡流器6输送的气流混合，形成扩散燃烧模式，此时可在挡溅板3附近形成高温燃气，且高温燃气的温度不断升高，当温度达到一阈值时，第一级供油***4可向腔体31内喷射燃油，该燃油可吸收挡溅板3侧壁外的热能而汽化，从而降低挡溅板3表面的温度，避免挡溅板3被烧坏，进而便于提高燃烧室100温升。汽化后的燃油可通过多个出油孔5均匀的输送至燃烧室100内，避免局部热点的产生，从而保护燃烧室100壁面不受损坏，同时，二级涡流器7输送的气流可与出油孔5输送的燃油蒸汽混合，形成预混燃烧模式，从而提高燃油的燃烧效率，并避免在燃烧室100内部形成局部热点，损坏燃烧室100壁面。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种燃烧室，包括燃烧室头部和火焰筒，其特征在于，所述燃烧室还包括：

挡溅板，设于所述燃烧室头部与所述火焰筒之间，并连接于所述燃烧室头部的外周；所述挡溅板内具有腔体，所述燃烧室头部的侧壁设有连通所述腔体和所述燃烧室头部内部的出油孔；

第一级供油***，设于所述挡溅板远离所述燃烧室头部的一端，且与所述腔体连通，用于向所述腔体内喷射燃油；

所述出油孔的数量为多个，且各所述出油孔均与所述腔体连通。

2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室还包括：

第二级供油***，设于所述燃烧室头部远离所述火焰筒的一侧，用于向所述燃烧室头部内部喷射燃油；

一级涡流器，设于所述燃烧室头部远离所述火焰筒的一侧，用于向所述燃烧室头部输送气流。

3.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述第一级供油***包括：

喷嘴，所述喷嘴朝向所述腔体，用于向所述腔体喷射所述燃油；

控制阀门，用于控制所述喷嘴打开或关闭。

4.根据权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室还包括：

二级涡流器，设于所述一级涡流器远离所述第二级供油***的一侧，用于向所述燃烧室头部输送气流。

5.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，各所述出油孔呈环形均匀分布于所述燃烧室头部的侧壁的内表面。

6.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述挡溅板为环绕所述燃烧室头部的环形结构，且所述腔体为围绕所述燃烧室头部的环形结构。

7.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，各所述出油孔的孔径均为0.5～1mm。

8.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，相邻两个所述出油孔的间距为所述出油孔中最小孔径的1～5倍。

9.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述第一级供油***的数量为多个，且多个所述第一级供油***均匀分布于所述挡溅板远离所述燃烧室头部的一端。

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