一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室

本发明涉及微型燃气涡轮发动机，尤其是涉及一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室。

背景技术：

1、随着航空技术发展及科技水平进步，微型燃气涡轮发动机以产能效率高、成本低、结构简单等优点，在民用及均是领域得到广泛应用。但一般按照平原设计的微型燃气涡轮发动机很难适应高原低压低氧环境，在平原正常使用的微型燃气涡轮发动机，到高原地区后常出现起动难、起动过程中热悬挂/冷悬挂、排气超温、起动失速、燃烧效率低、功率不足等问题，这也就给高原环境下微型燃气涡轮发动机燃烧室的研制带来很大的技术挑战。

2、燃烧室是微型燃气涡轮发动机的主要部件之一，其功能是将燃料的化学能通过燃烧的方式转变为燃气的热能，为发动机提供能量。相比于大型航空发动机主燃烧室，微型燃气涡轮发动机燃烧室在微小型化发展过程中，微型燃气涡轮发动机结构紧凑，燃烧室表面积与燃烧空间所占体积比值较大。但从燃烧角度来看，高余气系数工况下，燃烧反应中的活性中心易碰壁失活，表面淬熄效应明显，造成燃烧不充分，燃烧室容易熄火。

3、因此，为了解决高原低压低氧涡轮发动机燃烧室面临的众多技术难题，需要对微型发动机下驻涡燃烧室内部流动、油雾分布以及燃烧性能展开深入研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，可以满足高效燃烧、可靠点火及地面起动、在更宽广的进气参数下保持火焰稳定、可靠工作、降低燃烧排放污染的要求，有效的解决高原低压低氧环境下涡喷发动机燃烧室面临的众多技术难题，强化了燃烧室内燃油与空气间质量及能量的输运，增强了油气混合的效果，提高了燃烧效率及降低排放。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，包括机匣、扩压器和火焰筒，所述火焰筒为单凹腔结构，且所述火焰筒的内部分为主燃区、中间区和掺混区三个区域，所述主燃区设置于所述火焰筒的凹腔处，所述凹腔的前后壁面上分别开设有前进气口和后进气口，所述中间区设置于所述主燃区的下方，所述掺混区设置于所述火焰筒的排气口的内侧。

3、优选的，所述火焰筒的一侧靠近所述前进气口的下方外壁处设有主流进口，空气从所述主流进口进入，与所述凹腔内的空气相互左右，形成所述中间区。

4、优选的，所述火焰筒的外壁上还开设有上掺混孔和下掺混孔，空气通过所述上掺混孔与所述下掺混孔进入所述火焰筒的内部，形成所述掺混区。

5、优选的，所述火焰筒的外壁上设有周向设置的进油杆，所述进油杆与所述火焰筒之间开设有若干个燃油进口，且所述燃油进口处设有供油喷嘴，用于将燃油供入凹腔中燃烧。

6、优选的，所述进油杆的一侧还设置有点火器，所述点火器贯通于所述凹腔的内外壁，所述点火器用于产生电火花，使所述凹腔中的油气混合燃烧。

7、优选的，所述凹腔的进气方向处采用帽罩结构。

8、优选的，所述火焰筒设置于所述机匣的内部，其与所述机匣组成燃烧室。

9、优选的，所述机匣处设置有所述扩压器，所述扩压器设置于所述火焰筒的进风口处。

10、因此，本发明采用上述一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，与现有技术相比，具有一下有益效果：

11、(1)本发明将驻涡燃烧技术应用于涡喷发动机燃烧室可以满足高效燃烧、可靠点火及地面起动、在更宽广的进气参数下保持火焰稳定、可靠工作、降低燃烧排放污染的要求，有效的解决高原低压低氧环境下涡喷发动机燃烧室面临的众多技术难题。

12、(2)在本发明中，燃油不分级且全部供入凹腔内，可适当富油，进而提高点熄火性能，且主流进口不供油及进气量少，结构相对简单，可增加燃油的驻留时间。

13、(3)在本发明中，凹腔的进气方向采用帽罩结构，进气速度小，有利于燃烧室的火焰稳定，且强化了燃烧室内燃油与空气间质量及能量的输运，增强了油气混合的效果，提高了燃烧效率及降低排放。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，包括机匣、扩压器和火焰筒，其特征在于，所述火焰筒为单凹腔结构，且所述火焰筒的内部分为主燃区、中间区和掺混区三个区域，所述主燃区设置于所述火焰筒的凹腔处，所述凹腔的前后壁面上分别开设有前进气口和后进气口，所述中间区设置于所述主燃区的下方，所述掺混区设置于所述火焰筒的排气口的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒的一侧靠近所述前进气口的下方外壁处设有主流进口，空气从所述主流进口进入，与所述凹腔内的空气相互左右，形成所述中间区。

3.根据权利要求2所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒的外壁上还开设有上掺混孔和下掺混孔，空气通过所述上掺混孔与所述下掺混孔进入所述火焰筒的内部，形成所述掺混区。

4.根据权利要求1所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒的外壁上设有周向设置的进油杆，所述进油杆与所述火焰筒之间开设有若干个燃油进口，且所述燃油进口处设有供油喷嘴，用于将燃油供入凹腔中燃烧。

5.根据权利要求4所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述进油杆的一侧还设置有点火器，所述点火器贯通于所述凹腔的内外壁，所述点火器用于产生电火花，使所述凹腔中的油气混合燃烧。

6.根据权利要求1所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述凹腔的进气方向处采用帽罩结构。

7.根据权利要求1所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述火焰筒设置于所述机匣的内部，其与所述机匣组成燃烧室。

8.根据权利要求7所述的一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，其特征在于，所述机匣处设置有所述扩压器，所述扩压器设置于所述火焰筒的进风口处。

技术总结本发明公开了一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，属于微型燃气涡轮发动机技术领域，包括机匣、扩压器和火焰筒，所述火焰筒为单凹腔结构，且所述火焰筒的内部分为主燃区、中间区和掺混区三个区域，所述主燃区设置于所述火焰筒的凹腔处，所述凹腔的前后壁面上分别开设有前进气口和后进气口，所述中间区设置于所述主燃区的下方，所述掺混区设置于所述火焰筒的排气口的内侧。本发明采用上述一种驻涡式微型燃气涡轮发动机燃烧室，可以满足高效燃烧、可靠点火及地面起动、在更宽广的进气参数下保持火焰稳定、可靠工作、降低燃烧排放污染的要求，有效的解决了高原低压低氧环境下涡喷发动机燃烧室面临的众多技术难题。技术研发人员：江平,王熙文,吴泽俊,胡晓安,何小民,周志坛,孙海俊,盛志强,向鑫,曾琦,熊思敏,杜钊,言林受保护的技术使用者：南昌航空大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17