一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，包括連接段、穩(wěn)定器前體和穩(wěn)定器后體。連接段為一個安裝用的法蘭；穩(wěn)定器前體為一個多孔的V型鈍體圓環(huán)；穩(wěn)定器后體為一個圓環(huán)形的薄片；穩(wěn)定器前體和穩(wěn)定器后體封閉形成冷卻劑腔；V型穩(wěn)定器前體的兩側(cè)上有沿圓周均布的冷卻劑噴注孔；冷卻劑通過噴注孔噴注形成氣膜或液膜來冷卻火焰穩(wěn)定器；本發(fā)明所提供的火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有火焰穩(wěn)定性能好、耐高溫、可長時間工作的特點。
【專利說明】一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣發(fā)生器、亞燃沖壓發(fā)動機以及航空發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及燃氣發(fā)生器、亞燃沖壓發(fā)動機以及航空發(fā)動機燃燒室中的火焰穩(wěn)定領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無論是航空發(fā)動機、燃氣發(fā)生器還是沖壓發(fā)動機，火焰穩(wěn)定都是其燃燒室設(shè)計中的重要方面。在高速氣流中主要通過構(gòu)造低速的回流區(qū)來獲得足夠燃料劇烈化學(xué)反應(yīng)所需的停留時間。在實際的發(fā)動機中主要采用鈍體火焰穩(wěn)定器形成回流區(qū)來穩(wěn)定火焰是一種重要形式。
[0003]文獻“凹腔火焰穩(wěn)定器阻力特性的實驗研究[J].航空學(xué)報，2006，27(4):556_560，，、“EfTect of cavity flame holder configuration on combustion flowfield performance of integrated hypersonic vehicle[J].SCIENCE CHINA,2010,53:2725-2733”、“凹腔穩(wěn)定的超聲速火焰結(jié)構(gòu)的實驗研究[J].推進技術(shù)，2008，29 (6):654-661.”等均公布了超燃沖壓發(fā)動機中廣泛采用的凹腔火焰穩(wěn)定器，將這類火焰穩(wěn)定器及其變種(擾流環(huán))記為A類火焰穩(wěn)定器。A類火焰穩(wěn)定器適合于來流為超聲速時燃料噴注采用壁面噴射方式的發(fā)動機，其燃燒組織方式為邊區(qū)式。而對于液體火箭發(fā)動機、燃氣發(fā)生器和航空發(fā)動機這些采用噴注器來噴注霧化燃料的發(fā)動機，在燃燒室壁面附近燃料含量較少，A類火焰穩(wěn)定器的火焰穩(wěn)定性較差。進一步地，由于燃燒發(fā)生在壁面附近，上述發(fā)動機內(nèi)的溫度場分布非常不均勻。由此可見A類火焰穩(wěn)定器更多地適用于沖壓發(fā)動機。
[0004]文獻“燃氣發(fā)生器點火與燃燒性能研究[D].長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2008”中公布了一種用在燃氣發(fā)生器上用的V槽火焰穩(wěn)定器。V型槽火焰穩(wěn)定器已經(jīng)在亞燃沖壓發(fā)動機和航空發(fā)動機中得到廣泛應(yīng)用。將V型槽火焰穩(wěn)定器及其變種(雙V型槽、開縫V型槽、三角形鈍體等)記為B類火焰穩(wěn)定器。B類火焰穩(wěn)定器適用于燃燒室內(nèi)氣流速度不高的發(fā)動機，這樣總壓損失才不至于嚴重影響發(fā)動機的性能。由于B類火焰穩(wěn)定器直接安裝在燃燒室內(nèi)，自身沒有任何冷卻措施，因此要求燃燒室溫度不能太高，并且工作時間受限。而火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃燒室溫度息息相關(guān)，使得B類火焰穩(wěn)定器的火焰穩(wěn)定性能有限。B類火焰穩(wěn)定器用于燃氣發(fā)生器限制了燃氣發(fā)生器的工況范圍和工作時間。
[0005]總的來看，目前已經(jīng)用于液體火箭發(fā)動機或燃氣發(fā)生器等火焰穩(wěn)定的鈍體火焰穩(wěn)定器，均沒有冷卻措施，只能靠鈍體的熱沉與輻射，這嚴重制約了火焰穩(wěn)定器的工作范圍和工作時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，以解決液體火箭發(fā)動機、燃氣發(fā)生器和航空發(fā)動機采用火焰穩(wěn)定器時，工況范圍和工作時間受限、流場均勻度和燃燒效率不高的問題。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有火焰穩(wěn)定性能好、耐高溫、可長時間工作的特點。
[0007]本發(fā)明提供了一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，包括連接段、穩(wěn)定器前體和穩(wěn)定器后體；所述連接段包括冷卻劑入口 ；連接段安裝在燃燒室上；所述火焰穩(wěn)定器后體為一光滑圓環(huán)薄片，火焰穩(wěn)定器前體與火焰穩(wěn)定器后體封閉連接形成冷卻劑腔；所述穩(wěn)定器前體固接在連接段內(nèi)，包含一個多孔的V型鈍體圓環(huán)；穩(wěn)定器前體的兩側(cè)上有沿圓周均布的冷卻劑噴注孔；火焰穩(wěn)定器前體上的冷卻劑輸入接口與連接段上的冷卻劑入口同軸相接，構(gòu)成冷卻劑通道；所述冷卻劑在冷卻劑腔內(nèi)均勻分配進入冷卻劑噴注孔，冷卻劑從冷卻劑噴注孔噴注進入燃燒室。
[0008]優(yōu)選冷卻劑采用液體冷卻劑，其冷卻劑噴注孔的數(shù)量η與直徑d的確定方法如下:
【權(quán)利要求】
1.一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，包括連接段(1)、穩(wěn)定器前體(2)和穩(wěn)定器后體(3)； 所述連接段(1)包括冷卻劑入口(11);連接段安裝在燃燒室上； 所述火焰穩(wěn)定器后體(3)為一光滑圓環(huán)薄片，火焰穩(wěn)定器前體(2)與火焰穩(wěn)定器后體(3)封閉連接形成冷卻劑腔； 所述穩(wěn)定器前體(2)固接在連接段(1)內(nèi)，包含一個多孔的V型鈍體圓環(huán)(21);穩(wěn)定器前體⑵的兩側(cè)上有沿圓周均布的冷卻劑噴注孔；火焰穩(wěn)定器前體（1）上的冷卻劑輸入接口(25)與連接段⑴上的冷卻劑入口(11)同軸相接，構(gòu)成冷卻劑通道； 所述冷卻劑在冷卻劑腔內(nèi)均勻分配進入冷卻劑噴注孔(24)，冷卻劑從冷卻劑噴注孔(24)噴注進入燃燒室。
2.如權(quán)利要求1所述的一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，其特征在于所述冷卻劑采用液體冷卻劑。
3.如權(quán)利要求2所述的一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，其特征在于所述冷卻劑噴注孔的數(shù)量η與直徑d的確定方法如下:
4.如權(quán)利要求1所述的一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，其特征在于所述冷卻劑采用氣態(tài)冷卻劑。
5.如權(quán)利要求4所述的一種膜冷卻的火焰穩(wěn)定器，其特征在于所述冷卻劑噴注孔的數(shù)量η與直徑d的確定方法如下:
【文檔編號】F23R3/18GK103868098SQ201210570008
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】康忠濤, 張新橋, 李清廉, 成鵬, 鐘戰(zhàn) 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)