一种气流辅助射流的径向火焰稳定器

本发明涉及涡扇发动机加力燃烧室、亚燃冲压发动机燃烧室和涡扇/冲压组合循环发动机多模态燃烧室、高超声速发动机燃烧室，具体是涉及一种气流辅助射流的径向火焰稳定器。

背景技术：

1、涡轮基组合循环发动机(turbine-based combined cycle,简称tbcc)作为一种吸气式发动机具有飞行范围广、常规起降和可重复使用等性能优势被认为是现阶段最有希望的高超声速飞行器动力装置。

2、随着现代高性能加力燃烧室内气流速度的提高，通常使用径向火焰稳定器以提高火焰传播的能力，燃油从火焰稳定器尾缘侧面喷入核心流，燃油喷嘴和火焰稳定器采用“近配合”技术，利用稳定器后突扩所形成的回流区稳定火焰。燃料蒸发的好坏对燃烧效果产生重要影响，距离燃烧区过近的喷射点位置意味着燃料蒸发主要依赖于射流深度的高低，但多模态燃烧室内的高速大来流条件对燃料蒸发提出了更高的要求，更高的来流速度导致来流动能增加，由于燃料射流方向垂直于来流方向，因此来流动能的增加会使燃料射流深度减小，导致燃油射流更易被吹向回流区，射流深度减小，燃料蒸发能力降低。在高速来流条件下，常规径向火焰稳定器射流深度减小，燃料蒸发过程不足，蒸发效果下降，影响燃烧室燃烧效率。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种能在高速来流中具有更好蒸发效果的气流辅助射流的径向火焰稳定器。

2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种气流辅助射流的径向火焰稳定器，包括外壁面和内壁面，所述外壁面横截面为v型，所述内壁面位于外壁面的内侧，内壁面的横截面也为v型，所述外壁面和内壁面均包括尖端和两个尾端，外壁面和内壁面的两个对应尾端之间均通过整流壁面连接，所述外壁面的尖端设置引气槽，引气槽与外壁面和内壁面之间的夹层连通，所述外壁面靠近尾端设置若干引射孔，引射孔与外壁面和内壁面之间的夹层连通，所述引气槽、外壁面和内壁面之间的夹层、引射孔形成空气流道，所述内壁面靠近尾端设置喷油延长管，所述喷油延长管自内壁面向引射孔延伸，喷油延长管用于引导喷油从引射孔喷出。

3、进一步的，所述喷油延长管自内壁面沿空气流道中气流流动方向倾斜延伸。所述引射孔的侧壁面延伸方向平行于喷油延长管的延伸方向。所述整流壁面的延伸方向平行于喷油延长管的延伸方向。

4、进一步的，该径向火焰稳定器还包括连接在外壁面两个尾端之间的后壁面，所述整流壁面与后壁面之间存在夹角，所述内壁面、两个整流壁面、后壁面之间形成供油腔。

5、进一步的，所述外壁面的尖端为圆弧过渡面，外壁面包括第一外壁面、第二外壁面、连接第一外壁面和第二外壁面的圆弧过渡面，第一外壁面和第二外壁面对称分布，所述引气槽位于圆弧过渡面。

6、进一步的，所述第一外壁面和第二外壁面均包括倾斜段和竖直段，所述第一外壁面的竖直段与后壁面垂直，所述第一外壁面的倾斜段一端与圆弧过渡面连接，另一端与第一外壁面的竖直段连接，所述第一外壁面的竖直段一端与第一外壁面的倾斜段连接另一端与后壁面连接。

7、进一步的，所述内壁面包括对称分布的第一内壁面和第二内壁面，第一内壁面和第二内壁面均包括倾斜段和竖直段，所述内壁面的竖直段与后壁面垂直，所述第一内壁面的倾斜段一端与第二内壁面的倾斜段连接，另一端与第一内壁面的竖直段连接，所述第一内壁面的竖直段一端与第一内壁面的倾斜段连接另一端与整流壁面连接。

8、进一步的，所述引射孔位于第一外壁面或第二外壁面的竖直段。所述喷油延长管自内壁面的起始端位于第一内壁面或第二内壁面的竖直段。

9、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是在稳定器头部通过引气槽引入部分来流，渐缩引气通道，使引气气流速度提高，动压提高，静压降低，从而对喷出的燃油进行同轴引射，通过气流的引射作用，一方面同轴引射提高燃油射流速度，增加燃油射流动能，实现燃油的快速流出，增加燃油射流深度；并利用引气气流对燃油进行保护，减少了主流气对喷油过程的影响，提高燃油蒸发效果；另一方面，引射过程强化燃油与引流气的掺混，提高油气掺混效率，二者共同作用增加燃油蒸发能力，提高燃烧效率。改善高速大来流条件下燃油射流深度小、蒸发困难的问题，使其与常规径向火焰稳定器相比拥有更好的燃油蒸发和掺混性能。

技术特征：

1.一种气流辅助射流的径向火焰稳定器，其特征在于，包括外壁面(1)和内壁面(2)，所述外壁面(1)横截面为v型，所述内壁面(2)位于外壁面(1)的内侧，内壁面(2)的横截面也为v型，所述外壁面(1)和内壁面(2)均包括尖端和两个尾端，外壁面(1)和内壁面(2)的两个对应尾端之间均通过整流壁面(5)连接，所述外壁面的尖端设置引气槽(3)，引气槽与外壁面和内壁面之间的夹层连通，所述外壁面(1)靠近尾端设置若干引射孔(7)，引射孔(7)与外壁面和内壁面之间的夹层连通，所述引气槽(3)、外壁面和内壁面之间的夹层、引射孔(7)形成空气流道，所述内壁面(2)靠近尾端设置喷油延长管(4)，所述喷油延长管(4)自内壁面向引射孔(7)延伸，喷油延长管用于引导喷油从引射孔喷出。

2.根据权利要求1所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述喷油延长管(4)自内壁面沿空气流道中气流流动方向倾斜延伸。

3.根据权利要求2所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述引射孔(7)的侧壁面延伸方向平行于喷油延长管(4)的延伸方向。

4.根据权利要求2或3所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述整流壁面(5)的延伸方向平行于喷油延长管(4)的延伸方向。

5.根据权利要求4所述的径向火焰稳定器，其特征在于，还包括连接在外壁面(1)两个尾端之间的后壁面，所述整流壁面(5)与后壁面之间存在夹角，所述内壁面(2)、两个整流壁面(5)、后壁面之间形成供油腔(8)。

6.根据权利要求5所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述外壁面(1)的尖端为圆弧过渡面，外壁面(1)包括第一外壁面、第二外壁面、连接第一外壁面和第二外壁面的圆弧过渡面，第一外壁面和第二外壁面对称分布，所述引气槽(3)位于圆弧过渡面。

7.根据权利要求6所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述第一外壁面和第二外壁面均包括倾斜段和竖直段，所述第一外壁面的竖直段与后壁面垂直，所述第一外壁面的倾斜段一端与圆弧过渡面连接，另一端与第一外壁面的竖直段连接，所述第一外壁面的竖直段一端与第一外壁面的倾斜段连接另一端与后壁面连接。

8.根据权利要求7所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述内壁面包括对称分布的第一内壁面和第二内壁面，第一内壁面和第二内壁面均包括倾斜段和竖直段，所述内壁面的竖直段与后壁面垂直，所述第一内壁面的倾斜段一端与第二内壁面的倾斜段连接，另一端与第一内壁面的竖直段连接，所述第一内壁面的竖直段一端与第一内壁面的倾斜段连接另一端与整流壁面(5)连接。

9.根据权利要求8所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述引射孔(7)位于第一外壁面或第二外壁面的竖直段。

10.根据权利要求9所述的径向火焰稳定器，其特征在于，所述喷油延长管(4)自内壁面的起始端位于第一内壁面或第二内壁面的竖直段。

技术总结本发明公开了一种气流辅助射流的径向火焰稳定器，包括外壁面和内壁面，外壁面和内壁面横截面为V型，包括尖端和两个尾端，外壁面和内壁面的两个对应尾端之间均通过整流壁面连接，外壁面的尖端设置引气槽，外壁面靠近尾端设置若干引射孔，引气槽、外壁面和内壁面之间的夹层、引射孔形成空气流道，内壁面靠近尾端设置喷油延长管，喷油延长管自内壁面向引射孔延伸，喷油延长管用于引导喷油从引射孔喷出。在稳定器头部通过引气槽引入部分来流，利用引入来流燃气与燃油发生同轴引射的方法，改善高速大来流条件下燃油射流深度小、蒸发困难的问题，使其与常规径向火焰稳定器相比拥有更好的燃油蒸发和掺混性能。技术研发人员：范育新,姜凯琳,缪俊杰受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12