掺混斗、燃烧室及航空发动机的制作方法

本发明涉及航空发动机，特别地，涉及一种掺混斗。此外，本发明还涉及一种包括上述掺混斗的燃烧室。此外，本发明还涉及一种包括上述燃烧室的航空发动机。

背景技术：

1、随着航空发动机技术的发展进步，性能优良的航空发动机中的燃烧室火焰筒通常要具备高温升、紧凑型等特点，高温升是指燃烧室进口温度达到800k以上，温升达到1100k以上，使得火焰筒热负荷大幅增加，火焰筒冷却难度大；而紧凑型指的是燃烧室火焰筒尺寸小，容积小，燃气停留时间短，获得高品质出口温度困难。因此，为了改善燃烧室出口温度场，通常会在火焰筒内设置掺混斗有效提高掺混深度，进而提升冷气掺混高温燃气的掺混效率，但现有的掺混斗易在高温升燃烧室内烧蚀，使用寿命短。

2、如中国发明专利申请cn111780165a提出一种火焰筒、回流燃烧室及航空发动机，通过在火焰筒中设置一种带切向角度的掺混斗，掺混斗为斜面斗，迎风面短边、背风面长边，以减少高温燃气冲刷，但由于没有主动冷却结构，无法主动降低高温燃气的影响，长时间工作下仍然会导致掺混斗烧蚀。另一中国发明专利申请cn114791109a提出一种带进气斗的陶瓷基复合材料火焰筒，通过浮动结构安装进气都，以使进气斗的壁面和火焰筒壁面之间形成周向间隙用于冷却，但这种冷却方式使得结构复杂，可靠性低，冷却效率低，且需求的冷却气量大，同样不适用于高温升燃烧室。

技术实现思路

1、本发明提供了一种掺混斗、燃烧室及航空发动机，以解决现有的掺混斗冷却效果差，可靠性低，在高温升燃烧室中易烧蚀的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种掺混斗，用于布设于火焰筒壁面上，掺混斗包括内锥部、环设于内锥部外的外环部以及用于连接火焰筒壁面的斗帽，内锥部和斗帽围合形成用于高温燃气和冷却气流掺混的掺混腔，内锥部和外环部围合形成用于冷却气流流动的冷却间隙，内锥部上开设有分别与掺混腔和冷却间隙连通的用于将冷却气流引入至冷却间隙内以对外环部进行冲击冷却并在内锥部上形成冷却气膜的冷却孔。

3、作为上述技术方案的进一步改进：

4、进一步地，内锥部的轴向长度大于外环部的轴向长度。

5、进一步地，外环部相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度为k，k为1.0mm-2.0mm。

6、进一步地，内锥部相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度与外环部相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度之差为d，d为1.0mm-2.0mm。

7、进一步地，斗帽远离火焰筒壁面的端面和冷却孔的轴线之间的夹角为β，β为50°-75°。

8、进一步地，内锥部的内锥角为α，α为5°-13°。

9、进一步地，外环部的内壁上冷却气流的冲击冷却落点与冷却间隙出口之间的距离为h，h为1.0mm-1.5mm。

10、进一步地，冷却间隙的出口宽度为b，b为0.3mm-0.7mm。

11、根据本发明的另一方面，还提供了一种燃烧室，其包括上述的掺混斗。

12、根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，其包括上述的燃烧室。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明的掺混斗，通过斗帽连接火焰筒壁面，以安装在火焰筒壁面上，再通过内锥部和斗帽围合形成高温燃气和冷却气流掺混的掺混腔，进入掺混腔内的大部分冷却气流与高温燃气快速掺混形成掺混射流引入火焰筒内，以提升冷气气流掺混高温燃气的掺混效率，少部分冷却气流经内锥部上的冷却孔进入内锥部和外环部之间的冷却间隙内，以对外环部进行冲击冷却并在内锥部上形成冷却气膜，进而降低掺混斗壁温，从而防止掺混斗烧蚀，本方案通过在内锥部上开设冷却孔，再通过外环部对冷气气流进行冷却导流，以在内锥部实现掺混作用的同时，外环部配合冷却孔主动使用少量的冷却气流有效降低掺混斗壁温，防止掺混斗烧蚀，同时外环部还可遮蔽内锥部的部分壁体，以尽可能防止内锥部烧蚀，冷却效果好，延长了掺混斗的使用寿命，使得掺混斗可在火焰筒内长期使用，相对于现有技术，适用于高温升燃烧室，实用性强，适于广泛推广和应用。

15、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种掺混斗，用于布设于火焰筒壁面上，其特征在于，掺混斗包括内锥部(100)、环设于内锥部(100)外的外环部(200)以及用于连接火焰筒壁面的斗帽(300)，内锥部(100)和斗帽(300)围合形成用于高温燃气和冷却气流掺混的掺混腔，内锥部(100)和外环部(200)围合形成用于冷却气流流动的冷却间隙，内锥部(100)上开设有分别与掺混腔和冷却间隙连通的用于将冷却气流引入至冷却间隙内以对外环部(200)进行冲击冷却并在内锥部(100)上形成冷却气膜的冷却孔(400)。

2.根据权利要求1所述的掺混斗，其特征在于，内锥部(100)的轴向长度大于外环部(200)的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的掺混斗，其特征在于，外环部(200)相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度为k，k为1.0mm-2.0mm。

4.根据权利要求2所述的掺混斗，其特征在于，内锥部(100)相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度与外环部(200)相对于火焰筒壁面伸入火焰筒内的轴向长度之差为d，d为1.0mm-2.0mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的掺混斗，其特征在于，斗帽(300)远离火焰筒壁面的端面和冷却孔(400)的轴线之间的夹角为β，β为50°-75°。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的掺混斗，其特征在于，内锥部(100)的内锥角为α，α为5°-13°。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的掺混斗，其特征在于，外环部(200)的内壁上冷却气流的冲击冷却落点与冷却间隙出口之间的距离为h，h为1.0mm-1.5mm。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的掺混斗，其特征在于，冷却间隙的出口宽度为b，b为0.3mm-0.7mm。

9.一种燃烧室，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的掺混斗。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求9所述的燃烧室。

技术总结本发明公开了一种掺混斗，用于布设于火焰筒壁面上，掺混斗包括内锥部、环设于内锥部外的外环部以及用于连接火焰筒壁面的斗帽，内锥部和斗帽围合形成用于高温燃气和冷却气流掺混的掺混腔，内锥部和外环部围合形成用于冷却气流流动的冷却间隙，内锥部上开设有分别与掺混腔和冷却间隙连通的用于将冷却气流引入至冷却间隙内以对外环部进行冲击冷却并在内锥部上形成冷却气膜的冷却孔，外环部配合冷却孔主动使用少量的冷却气流有效降低掺混斗壁温，防止掺混斗烧蚀，同时外环部还可遮蔽内锥部的部分壁体，以尽可能防止内锥部烧蚀，冷却效果好，延长了掺混斗的使用寿命，使得掺混斗可在火焰筒内长期使用。此外，本发明还公开了一种燃烧室。此外，本发明还公开了一种航空发动机。技术研发人员：张荣幸,李维,金海良,郎旭东,李元浩,戴金鑫,刘丽娟受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/19