專利名稱：一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，特別涉及一種超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。
背景技術(shù)：
隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成為可能，這種動(dòng)力裝置具有體積小、質(zhì)量輕、功率密度高的特點(diǎn)，在微型飛行器上將大有應(yīng)用前景。微型飛行器在軍事和民用方面的應(yīng)用前景，已經(jīng)日益引起人們的關(guān)注。在軍事方面，微型飛行器可以裝備到排一級(jí)士兵，進(jìn)行低空軍事偵察、監(jiān)視、戰(zhàn)場(chǎng)損傷評(píng)估等；作為反輻射和微型攻擊武器，摧毀敵方雷達(dá)等電子設(shè)施以及攜帶微型戰(zhàn)斗部進(jìn)行攻擊；用于目標(biāo)搜索和通信中繼；進(jìn)行生化探測(cè)，并標(biāo)定危險(xiǎn)區(qū)域等。在民用方面，微型飛行器可以用于交 通監(jiān)控、邊境巡邏、森林及野生動(dòng)植物勘測(cè)、航空攝影、輸電線路檢查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、森林防火監(jiān)測(cè)等。動(dòng)力系統(tǒng)是微型飛行器的關(guān)鍵設(shè)備，在極小的體積內(nèi)儲(chǔ)存大量能量，為微型飛行器提供驅(qū)動(dòng)力。目前已有的微型飛行器，其動(dòng)力部分占整個(gè)裝置重量的大部分，成為微型飛行器小型化的制約因素?；瘜W(xué)電池系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，是目前微型飛行器上應(yīng)用最多的能源。但是化學(xué)電池能量密度和功率密度低，采用化學(xué)電池作為能源的微型飛行器普遍存在航程和續(xù)航時(shí)間短、飛行機(jī)動(dòng)性差的問題。而超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是基于燃料燃燒的微型動(dòng)力裝置，此類動(dòng)力裝置具有高功率密度和高能量密度的特點(diǎn)，將彌補(bǔ)化學(xué)電池的不足。超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室是超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，相對(duì)常規(guī)燃燒室而言，超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室熱量損失高，燃?xì)馔Ａ魰r(shí)間短，這將導(dǎo)致燃燒室燃燒效率低、火焰穩(wěn)定性較差。根據(jù)掌握的公開文獻(xiàn)來看，目前正在研制的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)沒有較好地解決這些問題。因此，必須根據(jù)微尺度燃燒的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種能夠相對(duì)高效穩(wěn)定燃燒并且加工方便的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，這正是本發(fā)明所解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，對(duì)超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的氣流分配和結(jié)構(gòu)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，最大程度的適應(yīng)微尺度燃燒的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，提高燃燒室的燃燒效率和火焰穩(wěn)定性，并且便于加工。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，采用氣體燃料，在微尺度空間內(nèi)組織燃燒，其特征在于將燃燒室置于發(fā)動(dòng)機(jī)后部，采用環(huán)形回流結(jié)構(gòu)，燃燒室主要由燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁、燃燒室出口處和環(huán)形多孔介質(zhì)頭部構(gòu)成；燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁和燃燒室出口處采用氧化鋁陶瓷材料燒結(jié)而成，它們之間的靜態(tài)位置如圖I所示；燃燒室機(jī)匣結(jié)構(gòu)如圖2所示，包含外環(huán)和內(nèi)環(huán)兩部分，燃燒室機(jī)匣內(nèi)環(huán)包含的空間是排氣通道；放置于燃燒室機(jī)匣的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的是火焰筒壁，結(jié)構(gòu)如圖3所示，火焰筒壁和燃燒室機(jī)匣的外環(huán)之間是進(jìn)氣通道，火焰筒壁和燃燒室機(jī)匣的內(nèi)環(huán)之間是燃燒空間；在燃燒室機(jī)匣和火焰筒壁一側(cè)的是燃燒室出口處，結(jié)構(gòu)如圖4所示，燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁和燃燒室出口處三者各有兩個(gè)安裝耳環(huán)，三者在安裝耳環(huán)處采用螺栓連接，并且連接時(shí)在各自的安裝環(huán)邊和涂抹高溫膠，保證密封；環(huán)形多孔介質(zhì)頭部置于火焰筒壁和燃燒室機(jī)匣內(nèi)環(huán)之間的另外一側(cè)，用火焰筒壁的小凸臺(tái)和定位卡環(huán)定位；空氣經(jīng)離心壓氣機(jī)壓縮后進(jìn)入本燃燒室的進(jìn)氣通道，從燃料噴射孔橫向噴射氣體燃料進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道，氣體燃料與流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣預(yù)混后進(jìn)入燃燒空間，經(jīng)安裝在火焰筒的點(diǎn)火孔上的點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后在環(huán)形多孔介質(zhì)頭部表面形成表面火焰；火焰筒壁上開有兩排孔，分別為主燃孔和摻混孔，用于燃燒室空氣進(jìn)氣分級(jí)，流經(jīng)主燃孔的空氣參與組織燃燒，流經(jīng)摻混孔的空氣與燃燒后的高溫燃?xì)饣旌?，保證燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植挤蠝u輪性能要求；環(huán)形多孔介質(zhì)頭部出口到主燃孔之間的區(qū)域?yàn)橹魅紖^(qū)，主燃孔到摻混孔之間的區(qū)域?yàn)槿紵齾^(qū)，摻混孔到燃燒室出口處之間的區(qū)域?yàn)閾交靺^(qū)；出口燃?xì)庠跊_擊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片作功后，經(jīng)排氣通道排向大氣。
所述燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁和燃燒室出口處利用模具燒結(jié)氧化鋁陶瓷加工而成，可以耐高溫防止被燒化，從而燃燒室設(shè)計(jì)可以不用單獨(dú)考慮冷卻問題。環(huán)形多孔介質(zhì)頭部是由不銹鋼金屬粉末燒結(jié)而成，可以在專業(yè)的公司訂做。所述燃燒室進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道的空氣量與氣體燃料量之間的油氣比范圍
0.01 O. I。所述燃燒室在環(huán)形多孔介質(zhì)頭部出口附近，空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍
1.2^1. 8，保證頭部富油燃燒；主燃區(qū)空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍O. 8^1. 1，保證主燃區(qū)高效穩(wěn)定燃燒，主燃區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣量與流經(jīng)主燃孔的空氣流量一半之和；燃燒區(qū)油氣當(dāng)量比范圍O. 6、. 8，保證補(bǔ)燃的需要，燃燒區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣量與流經(jīng)主燃孔的空氣量之和；摻混區(qū)油氣當(dāng)量比范圍O. 2^0. 6，保證燃燒室出口處燃?xì)鉁囟葷M足燃燒室性能要求，摻混區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣量、流經(jīng)主燃孔的空氣量及流經(jīng)摻混孔的空氣量之和。所述燃燒室流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣量占進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道的空氣量的10°/Γ30% ;流經(jīng)主燃孔的空氣量占進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道的空氣量的10°/Γ30% ;流經(jīng)摻混孔的空氣量占進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣通道空氣量的40°/Γ70%。所述燃燒室環(huán)形多孔介質(zhì)頭部長(zhǎng)度與火焰筒壁長(zhǎng)度之間的比例為O. Γ0. 3 ;主燃區(qū)長(zhǎng)度與火焰筒壁長(zhǎng)度之間的比例為O. 15^0. 3 ;燃燒區(qū)長(zhǎng)度與火焰筒壁長(zhǎng)度之間的比例為O. 15^0. 35 ;摻混區(qū)長(zhǎng)度與火焰筒壁長(zhǎng)度之間的比例為O. 3^0. 5。所述燃燒室主燃孔開孔個(gè)數(shù)為2飛個(gè)；摻混孔開孔個(gè)數(shù)為6 10個(gè)。本發(fā)明的工作原理燃燒室采用分區(qū)燃燒，空氣分別從從環(huán)形多孔介質(zhì)頭部、主燃孔和摻混孔進(jìn)入燃燒空間。氣體燃料通過燃燒室機(jī)匣外環(huán)燃料噴射孔噴射進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道，空氣和氣體燃料在燃燒室進(jìn)氣通道及環(huán)形多孔介質(zhì)頭部里充分預(yù)混，以備燃燒。點(diǎn)火成功后，預(yù)混氣在燃燒室進(jìn)氣通道及環(huán)形多孔介質(zhì)頭部里還可以被預(yù)熱。頭部出口附近的油氣比設(shè)計(jì)成富油燃燒，保證可靠穩(wěn)定地點(diǎn)火；主燃區(qū)的油氣比設(shè)計(jì)應(yīng)保證氣體燃料與空氣高效穩(wěn)定燃燒；燃燒區(qū)的油氣比設(shè)計(jì)應(yīng)保證氣體燃料與空氣充分完全地燃燒。摻混區(qū)的設(shè)計(jì)油氣比應(yīng)使燃燒室出口溫度滿足渦輪進(jìn)口要求。同時(shí)，主燃區(qū)、燃燒區(qū)長(zhǎng)度必須保證燃?xì)庥凶銐虻鸟v留時(shí)間，確保完全燃燒，但駐留時(shí)間又不能太長(zhǎng)，以減少燃燒室的長(zhǎng)度從而減輕燃燒室重量。摻混區(qū)的長(zhǎng)度和摻混孔設(shè)計(jì)則主要是要保證摻混孔射流與上游燃?xì)獬浞謸交?，不至出現(xiàn)明顯熱斑，燃燒室出口溫度分布滿足渦輪進(jìn)口要求。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)如下(I)本發(fā)明的燃燒室采用氣體燃料，與液體燃料相比，這減少了霧化和蒸發(fā)時(shí)間，有利于克服超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室停留時(shí)間短的不足，從而提高燃燒效率。(2)本發(fā)明采用環(huán)形回流結(jié)構(gòu)，在進(jìn)氣通道對(duì)氣體燃料和空氣進(jìn)行預(yù)混和預(yù)熱，并且在火焰筒進(jìn)氣端面采用環(huán)形多孔介質(zhì)頭部，改變通常的局部噴入可燃?xì)夥绞?，為預(yù)混氣經(jīng)過環(huán)形多孔介質(zhì)頭部均勻進(jìn)氣，極大增強(qiáng)對(duì)預(yù)混氣的預(yù)熱。這些措施使得未燃預(yù)混氣被預(yù)熱的同時(shí)也減少了超微燃燒室的熱損失，從而有利于提高燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率。(3)本發(fā)明的燃燒室優(yōu)化了燃燒室各區(qū)域的空氣氣量分配，使氣體燃料在燃燒室內(nèi)高效穩(wěn)定燃燒，同時(shí)具有良好的點(diǎn)火與熄火性能。(4)本發(fā)明采用燃燒室后置的結(jié)構(gòu)，與燃燒室內(nèi)置結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)有利于減小徑向尺寸，應(yīng)用在超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和微型飛行器上時(shí)，有利于減小迎風(fēng)面積從而降低飛行 阻力；這種結(jié)構(gòu)將燃燒室獨(dú)立出來加工，不但可以降低燃燒室本身加工難度，而且有利于降低超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)其它部件的加工難度，例如采用硅片刻蝕工藝加工超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)其它部件時(shí)，可望減少硅片層數(shù)；可以安裝拆卸，便于維護(hù)，應(yīng)用方式靈活；在控制超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)重量的前提下，更易于增加燃燒室的長(zhǎng)度，有利于解決燃燒室停留時(shí)間短的問題。。(5)本發(fā)明的燃燒室主體(燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁和燃燒室出口處)材料為氧化鋁陶瓷，可以耐高溫防止被燒化，從而燃燒室設(shè)計(jì)可以不用單獨(dú)考慮冷卻問題。


圖I為本發(fā)明的燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明的燃燒室機(jī)匣結(jié)構(gòu)右視圖；圖2b為本發(fā)明的燃燒室機(jī)匣結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2c為本發(fā)明的燃燒室機(jī)匣結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3a為本發(fā)明的火焰筒壁結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3b為本發(fā)明圖3a中的A-A面剖視圖；圖4a為本發(fā)明的燃燒室出口處結(jié)構(gòu)主視圖；圖4b為本發(fā)明圖4a中A-A面剖視圖；圖中I離心壓氣機(jī)示意，2燃燒室機(jī)匣，3火焰筒壁，4環(huán)形多孔介質(zhì)頭部，5定位卡環(huán)，6燃燒室出口處，7渦輪，8環(huán)形多孔介質(zhì)頭部長(zhǎng)度，9排氣通道，10進(jìn)氣通道，11燃燒空間，12燃料噴射孔，13主燃孔，14摻混孔，15安裝耳環(huán)，16火焰筒壁安裝接觸面，17火焰筒壁長(zhǎng)度，18主燃區(qū)長(zhǎng)度，19燃燒區(qū)長(zhǎng)度，20摻混區(qū)長(zhǎng)度，21小凸臺(tái)，22燃燒室出口處安裝接觸面，23點(diǎn)火孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，采用乙炔作為氣體燃料，由燃燒室機(jī)匣2、火焰筒壁3、燃燒室出口處6和環(huán)形多孔介質(zhì)頭部4構(gòu)成，燃燒室機(jī)匣2，、火焰筒壁3和燃燒室出口處6采用氧化鋁陶瓷材料燒結(jié)而成。
如圖2a，圖2b、圖2c所示，燃燒室機(jī)匣2包含外環(huán)和內(nèi)環(huán)兩部分，燃燒室機(jī)匣2內(nèi)環(huán)包含的空間是排氣通道9 ;放置于燃燒室機(jī)匣2的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的是火焰筒壁3，結(jié)構(gòu)如圖3a，圖3b，所示，火焰筒壁3和燃燒室機(jī)匣2的外環(huán)之間是進(jìn)氣通道10，火焰筒壁3和燃燒室機(jī)匣2的內(nèi)環(huán)之間是燃燒空間11 ;在燃燒室機(jī)匣2和火焰筒壁3 —側(cè)的是燃燒室出口處6，結(jié)構(gòu)如圖4a，圖4b所示，燃燒室機(jī)匣2、火焰筒壁3和燃燒室出口處6三者各有兩個(gè)安裝耳環(huán)15，三者在安裝耳環(huán)15處采用螺栓連接，并且連接時(shí)在各自的安裝接觸面，火焰筒壁安裝接觸面16和燃燒室出口處安裝接觸面22涂抹高溫膠，保證密封；環(huán)形多孔介質(zhì)頭部4置于火焰筒壁3和燃燒室機(jī)匣2內(nèi)環(huán)之間的另外一側(cè)，用火焰筒壁3的小凸臺(tái)21和定位卡環(huán)5定位；空氣經(jīng)離心壓氣機(jī)I壓縮后進(jìn)入本燃燒室的進(jìn)氣通道10，從燃燒室機(jī)匣2外環(huán)的燃料噴射孔12橫向噴射乙炔氣進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道10，乙炔氣與流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的空氣預(yù)混后進(jìn)入燃燒空間11，經(jīng)安裝在火焰筒的點(diǎn)火孔23上的點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后，在環(huán)形多孔介質(zhì)頭部4表面形成表面火焰；火焰筒壁3上開有兩排孔，分別為主燃孔13和摻混孔14，用于燃燒室空氣進(jìn)氣分級(jí)，流經(jīng)主燃孔的空氣參與組織燃燒以實(shí)現(xiàn)混合氣在主·燃區(qū)的高效燃燒，流經(jīng)摻混孔的空氣與燃燒后的高溫燃?xì)饣旌希饕潜ＷC燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植挤蠝u輪7性能要求；出口燃?xì)庠跊_擊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪7葉片做功后，經(jīng)排氣通道9排向大氣。火焰筒壁3和燃燒室出口處6的材料采用氧化鋁陶瓷，可以耐高溫防止被燒化；燃燒室機(jī)匣2的材料也采用氧化鋁陶瓷；環(huán)形多孔介質(zhì)頭部4采用不銹鋼金屬粉末燒結(jié)而成。進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道的空氣量為O. 5^2g/s,乙炔氣量為O. 0Γ0. 05g/s,在環(huán)形多孔介質(zhì)頭部4出口附近，空氣與乙炔氣的當(dāng)量比設(shè)計(jì)為I. 3 1. 7，保證可靠穩(wěn)定點(diǎn)火；主燃區(qū)空氣與乙炔氣的當(dāng)量比設(shè)計(jì)為O. 8 1，保證混合氣高效穩(wěn)定地燃燒；燃燒區(qū)空氣與乙炔氣的當(dāng)量比設(shè)計(jì)為O. 5^0. 8，保證混合氣充分完全地燃燒；摻混區(qū)空氣與乙炔氣的當(dāng)量比設(shè)計(jì)為O. 2^0. 5，以保證燃燒后的高溫燃?xì)鈸交旌蜕嶂笤谌紵页隹谔幍臏囟纫材苓_(dá)到110(Tl700K，以滿足渦輪7進(jìn)口要求。環(huán)形多孔介質(zhì)頭部長(zhǎng)度8設(shè)計(jì)成3 8mm ;考慮到燃?xì)庖凶銐虻鸟v留時(shí)間，確保完全燃燒，但駐留時(shí)間又不能太長(zhǎng)，以減少燃燒室的長(zhǎng)度從而減輕燃燒室重量，主燃區(qū)長(zhǎng)度18和燃燒區(qū)長(zhǎng)度19分別設(shè)計(jì)為3 7mm和5 9mm ;摻混區(qū)長(zhǎng)度20設(shè)計(jì)為6 12mm，以保證摻混孔射流與上游燃?xì)獬浞謸交?，不至出現(xiàn)明顯熱斑；因此，考慮裝配需要后，火焰筒壁長(zhǎng)度17為2(T30mm。主燃孔13開孔個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)為3飛個(gè)，開孔直徑f 2mm，以滿足組織主燃區(qū)內(nèi)高效穩(wěn)定燃燒的需要；摻混孔14開孔個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)為8 12個(gè)，開孔直徑f 2_，保證充分摻混使燃燒室出口溫度分布滿足渦輪進(jìn)口要求。本實(shí)施例的環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，可以具有較高的燃燒效率和燃燒穩(wěn)定性，具有良好的點(diǎn)火與熄火性能；無冷卻設(shè)計(jì)，加工難度較低，可以安裝拆卸，便于維護(hù)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，采用氣體燃料，在微尺度空間內(nèi)組織燃燒，所述微尺度空間是指燃燒體積小于I立方厘米，其特征在于將所述燃燒室置于發(fā)動(dòng)機(jī)后部，采用環(huán)形回流結(jié)構(gòu)；所述后置燃燒室包括燃燒室機(jī)匣(2)、火焰筒壁(3)、燃燒室出口處(6)和環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4);燃燒室機(jī)匣(2)包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)兩部分，燃燒室機(jī)匣(2)內(nèi)環(huán)包含的空間是排氣通道(9);火焰筒壁(3)放置于燃燒室機(jī)匣(2)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，火焰筒壁(3 )和燃燒室機(jī)匣(2 )的外環(huán)之間是進(jìn)氣通道(10 )，火焰筒壁(3 )和燃燒室機(jī)匣(2 )的內(nèi)環(huán)之間是燃燒空間(11);在燃燒室機(jī)匣(2 )和火焰筒壁(3 ) 一側(cè)是燃燒室出口處(6);環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)置于火焰筒壁(3)和燃燒室機(jī)匣(2)內(nèi)環(huán)之間的另外一側(cè)，用火焰筒壁(3)的小凸臺(tái)(21)和定位卡環(huán)(5)定位；空氣經(jīng)離心壓氣機(jī)(I)壓縮后進(jìn)入所述后置燃燒室進(jìn)氣通道(10)，從燃燒室機(jī)匣(2)外環(huán)的燃料噴射孔(12)橫向噴射氣體燃料進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道(10)，氣體燃料與流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)的空氣預(yù)混后進(jìn)入燃燒空間(11)，經(jīng)安裝在火焰筒的點(diǎn)火孔(23)上的點(diǎn)火裝置點(diǎn)火后，在環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)表面形成表面火焰；火焰筒壁(3)上開有兩排孔，分別為主燃孔(13)和摻混孔(14)，用于燃燒室空氣進(jìn)氣分級(jí)，流經(jīng)主燃孔的空氣參與組織燃燒，流經(jīng)摻混孔的空氣與燃燒后的高溫燃?xì)饣旌?，保證燃燒室出口燃?xì)鉁囟确植挤蠝u輪(7)性能要求；環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)出口到主燃孔(13)之間的區(qū)域?yàn)橹魅紖^(qū)，主燃孔(13)到摻混孔(14)之間的區(qū)域?yàn)槿紵齾^(qū)，摻混孔(14)到燃燒室出口處(6)之間的區(qū)域?yàn)閾交靺^(qū)；出口燃?xì)庠跊_擊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪(7 )葉片做功后，經(jīng)排氣通道(9 )排向大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述燃燒室機(jī)匣(2)、火焰筒壁(3)和燃燒室出口處(6)的材料為氧化鋁陶瓷，能夠耐高溫防止被燒化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述燃燒室機(jī)匣(2)、火焰筒壁(3)和燃燒室出口處(6)三者各有兩個(gè)安裝耳環(huán)(15)，三者在安裝耳環(huán)(15)處采用螺栓連接，并且連接時(shí)在各自的安裝接觸面，火焰筒壁安裝接觸面(16)和燃燒室出口處安裝接觸面(22)涂抹高溫膠，保證密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)采用不銹鋼金屬粉末燒結(jié)而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道(10)的空氣量與氣體燃料量之間的油氣比范圍O. 01 O. I。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于在所述環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)出口附近，空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍1.2 1.8，保證頭部富油燃燒，主燃區(qū)空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍O. 8^1. 1，保證主燃區(qū)高效穩(wěn)定燃燒，主燃區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)的空氣量與流經(jīng)主燃孔(13)的空氣量一半之和；燃燒區(qū)空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍O. 6^0. 8，保證補(bǔ)燃的需要，燃燒區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)的空氣量與流經(jīng)主燃孔(13)的空氣量之和；摻混區(qū)空氣與氣體燃料的當(dāng)量比范圍O. 2^0. 6，保證燃燒室出口處(6)燃?xì)鉁囟葷M足燃燒室性能要求，摻混區(qū)的空氣量是流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)的空氣量、流經(jīng)主燃孔(13)的空氣量及流經(jīng)摻混孔(14)的空氣量之和。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于流經(jīng)所述環(huán)形多孔介質(zhì)頭部(4)的空氣量占進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道(10)的空氣量的10°/Γ30% ;流經(jīng)主燃孔(13)的空氣量占進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道(10)的空氣量的10°/Γ30% ;流經(jīng)摻混孔(14)的空氣量占進(jìn)入燃燒室進(jìn)氣通道(10)的空氣量的40°/Γ70%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述環(huán)形多孔介質(zhì)頭部長(zhǎng)度(8)與火焰筒壁長(zhǎng)度(17)之間的比例為O. Γ0. 3 ;主燃區(qū)長(zhǎng)度(18)與火焰筒壁長(zhǎng)度(17)之間的比例為O. 15、. 3 ;燃燒區(qū)長(zhǎng)度(19)與火焰筒壁長(zhǎng)度(17)之間的比例為O. 15^0. 35 ;摻混區(qū)長(zhǎng)度(20)與火焰筒壁長(zhǎng)度(17)之間的比例為O.3 O. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述主燃孔(13)開孔個(gè)數(shù)為2飛個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，其特征在于所述摻混孔(14)開孔個(gè)數(shù)為6 10個(gè)。
全文摘要
一種環(huán)形多孔介質(zhì)頭部的超微渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)后置燃燒室，采用環(huán)形回流結(jié)構(gòu)，由燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁、燃燒室出口處和環(huán)形多孔介質(zhì)頭部四部分構(gòu)成；空氣流經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)離心壓氣機(jī)壓縮后進(jìn)入本燃燒室的環(huán)腔通道，而后與橫向噴射進(jìn)來的氣體燃料混合；預(yù)混氣經(jīng)火焰筒壁面預(yù)熱后，回流經(jīng)環(huán)形多孔介質(zhì)頭部進(jìn)入火焰筒，而后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定點(diǎn)火；整個(gè)混合氣燃燒過程在火焰筒中完成，由其后的燃燒室出口處排出高溫燃?xì)?；隨后高溫燃?xì)庠跊_擊發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片做功后，經(jīng)尾噴管排向大氣。燃燒室機(jī)匣、火焰筒壁和燃燒室出口處之間采用螺栓連接，并且在各自的環(huán)邊涂抹高溫膠，保證密封。本發(fā)明可以最大程度的適應(yīng)和發(fā)揮環(huán)形多孔介質(zhì)頭部火焰穩(wěn)定的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，改善超微小型燃燒室易于熄火的狀況，從而可靠穩(wěn)定地為超微小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)工作。
文檔編號(hào)F23R3/52GK102878579SQ20121038467
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者林宇震, 林培華, 張弛, 張龍 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)