帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明屬于渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)加力/沖壓燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器。
【背景技術(shù)】
:
[0002]渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)以拓寬飛行包線、實(shí)現(xiàn)常規(guī)起落、可重復(fù)使用的性能優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，也是現(xiàn)階段被認(rèn)為最有潛力的高超聲速飛行器動(dòng)力裝置?，F(xiàn)代先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到更大的推重比，主燃室的溫升大，渦輪前燃?xì)鉁囟让黠@提高，燃?xì)饬髁看?，流速更快，使得進(jìn)入渦扇加力燃燒室或沖壓/加力燃燒室的來流溫度和速度大大提高，來流溫度提高既是有利條件但又給設(shè)計(jì)工作帶來新的挑戰(zhàn)。為使穩(wěn)定器在高溫條件下穩(wěn)定可靠的工作，必須保證穩(wěn)定器的壁面溫度要在材料可以承受的范圍內(nèi)，避免火焰穩(wěn)定器被高溫氣流燒蝕，因此需引入適量的冷卻氣對穩(wěn)定器進(jìn)行冷卻，以提高穩(wěn)定器的工作穩(wěn)定性、可靠性。在高溫氣流中對火焰穩(wěn)定器的冷卻問題是亟需解決的關(guān)鍵。同時(shí)，在高溫、高速氣流中的火焰穩(wěn)定性能有明顯變化，從噴嘴噴出的霧化燃油在高溫條件下快速蒸發(fā)后，隨氣流進(jìn)入穩(wěn)定器下方的回流區(qū)內(nèi)，很容易在回流區(qū)內(nèi)形成富油燃燒，回流燃燒區(qū)對穩(wěn)定器底部的高溫輻射進(jìn)一步增強(qiáng)了穩(wěn)定器壁面材料的負(fù)擔(dān)。本發(fā)明能有效解決以上問題，在冷卻穩(wěn)定器的壁面的同時(shí)，通過對冷卻氣噴射結(jié)構(gòu)及冷卻氣流量的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對高溫回流區(qū)的燃燒性能主動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)在高溫高速氣流中的穩(wěn)定高效燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明要解決的問題是在高溫氣流以及燃燒區(qū)域內(nèi)，穩(wěn)定器容易被燒蝕、噴油管易導(dǎo)致結(jié)焦堵塞，為確?；鹧娣€(wěn)定器工作性能的可靠性，本發(fā)明提供帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器可冷卻燃油噴管、降低穩(wěn)定器外壁面溫度、對回流燃燒區(qū)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，提尚穩(wěn)定器的工作穩(wěn)定性、可靠性。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器，包括燃油引管、燃油噴注孔、隔板以及外殼體，所述隔板位于外殼體中以將外殼體分隔成冷氣腔和沖擊冷卻腔，所述燃油引管位于冷氣腔中，所述燃油噴注孔形成于外殼體上與隔板相垂直的外表面上，所述隔板上形成有若干個(gè)沖擊孔，所述外殼體上與隔板相平行的外表面上形成有若干個(gè)氣膜孔。
[0005]進(jìn)一步地，所述氣膜孔在外殼體外表面上的排布方式選用陣列式排布。
[0006]進(jìn)一步地，所述氣膜孔在外殼體外表面上以徑向中心線為分界，兩側(cè)的氣膜孔偏轉(zhuǎn)一定角度，形成相向噴射，徑向中心線位置為垂直噴射。
[0007]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0008](I)冷卻燃油噴管。燃油噴管在冷氣的沖刷下，既保證了燃油噴射時(shí)易于蒸發(fā)的溫度，又避免由于溫度過高引起的噴嘴結(jié)焦，發(fā)生堵塞，解決穩(wěn)定器一體化設(shè)計(jì)過程中的供油系統(tǒng)冷卻問題。
[0009](2)降低火焰穩(wěn)定器外壁面溫度。通過沖擊孔+相向氣膜孔冷卻之后，氣膜孔流出的冷卻氣形成渦團(tuán)氣膜附著在穩(wěn)定器外壁面，壁面溫降可以達(dá)到300K，避免了由于溫度過高而導(dǎo)致穩(wěn)定器毀壞，保證正常工作，提高火焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定性和可靠性。
[0010](3)氣膜孔的垂直與相向噴射，控制穩(wěn)定器雙渦結(jié)構(gòu)與尾緣壁面的間隙。穩(wěn)定器后方是組織燃燒的高溫區(qū)，穩(wěn)定器正后方壁面的熱負(fù)荷最大，而本發(fā)明中氣膜孔垂直+相向噴射的方式，由于垂直噴射的氣膜孔存在，與斜向氣膜孔噴出冷卻氣相遇時(shí)，阻擋斜向氣膜孔噴出的冷卻氣平穩(wěn)蔓延，冷卻氣傳播受到阻礙，破壞已形成的冷卻氣膜層，致使斜向氣膜孔噴出的冷卻氣在穩(wěn)定器正后方壁面出現(xiàn)小渦區(qū)，形成渦團(tuán)狀氣膜層，加大冷卻氣膜層厚度，使燃燒高溫區(qū)向后移動(dòng)，同時(shí)冷卻結(jié)構(gòu)、內(nèi)外壓差、引氣量的不同可以控制高溫區(qū)與壁面之間的間隙大小，通過改變冷卻結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)壓差、冷氣量，實(shí)現(xiàn)對燃燒區(qū)強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性的主動(dòng)控制。
【附圖說明】
:
[0011]圖1帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2無冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器二維示意圖。
[0014]圖4帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)(斜開孔30°)—體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器冷態(tài)流場流線圖。
[0015]圖5帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)(斜開孔60°)—體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器冷態(tài)流場流線圖。
[0016]圖6無冷卻結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)火焰穩(wěn)定器冷態(tài)流場流線圖。
[0017]圖7帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)(斜開孔30°)—體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器外壁面溫度等值線。
[0018]圖8帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)(斜開孔60°)—體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器外壁面溫度等值線。
[0019]圖9無冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器外壁面溫度等值線。
[0020]圖中:
[0021]1-冷氣腔、2-燃油引管、3-燃油噴注孔、4-隔板、5-外殼體、6-沖擊孔、7-氣膜孔。【具體實(shí)施方式】:
[0022]本發(fā)明提供一種帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的穩(wěn)定器，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供一種帶有新型冷卻結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器，包括燃油引管2、燃油噴注孔3、隔板4以及外殼體5，隔板4位于外殼體5中以將外殼體5分隔成冷氣腔I和沖擊冷卻腔8，燃油引管2位于冷氣腔I中，燃油噴注孔3形成于外殼體5上與隔板4相垂直的外表面上，隔板4上形成有若干個(gè)沖擊孔6，外殼體5上與隔板4相平行的外表面上形成有若干個(gè)氣膜孔7。
[0024]隔板4與設(shè)有氣膜孔7的外殼體外表面之間間距的選擇，與沖擊孔孔徑的大小相互關(guān)聯(lián)。冷氣腔內(nèi)的冷卻氣由于內(nèi)外壓差的存在，向外噴射，沖擊被冷卻壁面，沖擊孔孔徑的大小決定冷卻氣噴射動(dòng)量及噴射距離，即限制了隔板4與設(shè)有氣膜孔7的外殼體外表面之間的間距。
[0025]氣膜孔7在外殼體5外表面的排布方式、開孔角度、孔間距以及孔徑尺寸對冷卻效果的影響極為關(guān)鍵。在斜向開孔前方要有垂直噴射孔，使斜開孔噴射的冷卻氣形成小渦結(jié)構(gòu)附著在壁面，形成渦團(tuán)狀氣膜層，所以排布方式選用陣列式排布;斜向開