一种燃油定向冲击冷却的火焰稳定器

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，具体是涉及一种燃油定向冲击冷却的火焰稳定器。

背景技术：

1、随着航空发动机技术的发展和发动机性能需求的日益提高，航空发动机飞行包线不断拓宽，发动机燃烧室进口温度不断上升，面临着更加严峻的热载荷问题，对热防护问题提出了更高更为迫切的需求，目前，超燃冲压发动机最常用的冷却方式是以管道对流换热为原理的再生冷却技术和空气气膜冷却技术。

2、空气气膜冷却，即在需要热防护的部位，通过设置气膜冷却孔，从外涵道引气进入需要进行热防护的部位，通过气流流动在气膜冷却孔壁面表面形成气膜，从而起到热防护效果。但气膜冷却的冷却气从冷却孔直接进入燃烧发生区域，气流本身的流动会对燃烧产生影响，破坏原有的燃烧组织方法，影响燃烧发生的位置，从而削弱径向稳定器本身的作用。气流的引入，会导致冷却孔附近气体流动情况发生改变，以径向稳定器为例，由于燃烧行为主要发生在稳定器后方的回流区，因此稳定器尾缘为需冷却的主要部位，但气流的引入，导致稳定器尾缘气量增加，冷气流混入火焰导致火焰温度降低，另外气流流动将火焰吹向燃烧室下游，火焰远离稳定器导致稳定器的稳焰和联焰能力减弱，影响燃烧效果。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种热防护方案不受冷却介质影响的燃油定向冲击冷却的火焰稳定器。

2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种燃油定向冲击冷却的火焰稳定器，包括火焰稳定器主体，火焰稳定器主体内包括供油腔和射流冷却腔，所述供油腔和射流冷却腔通过开孔壁面分隔，所述开孔壁面设置若干射流冲击冷却孔，射流冲击冷却孔连通对应的供油腔和射流冷却腔，供油腔中的燃油通过射流冲击冷却孔冲向射流冷却腔，所述供油腔连接供油管，供油管用于向供油腔提供燃油，所述射流冷却腔设置若干喷油孔，喷油孔用于将射流冷却腔中的燃油喷出，喷油孔位于火焰稳定器主体的侧壁面。

3、进一步的，所述开孔壁面沿供油管提供的燃油的流动方向固定连接若干供油分隔板，供油分隔板所在平面垂直于燃油流动方向，所述供油分隔板将开孔壁面、供油腔、射流冷却腔分别分隔成若干开孔壁面单元、供油腔单元、冷却腔单元，每个开孔壁面单元均设置若干用于连通供油腔单元和冷却腔单元的射流冲击冷却孔，每个供油腔单元均连接一根供油管，每个冷却腔单元均设置一个喷油孔。每个供油腔单元的供油管出口均位于供油腔单元上端供油分隔板的中心处。

4、进一步的，所述射流冷却腔中与开孔壁面平行的后壁面设置若干凸起的横向导流肋，横向导流肋的延伸方向垂直于供油管提供的燃油的流动方向，且横向导流肋位于两个射流冲击冷却孔之间，用于限制从射流冲击冷却孔冲出的燃油的流动方向。所述横向导流肋的横截面为半圆形。

5、进一步的，所述开孔壁面设置若干行射流冲击冷却孔组，每行射流冲击冷却孔组包括若干射流冲击冷却孔，每行射流冲击冷却孔组中的射流冲击冷却孔以火焰稳定器主体的中线为对称轴对称分布，射流冲击冷却孔的侧壁面延伸方向与火焰稳定器主体的径向中线所在平面成锐角，形成燃油相互远离冲击。每行射流冲击冷却孔组中的射流冲击冷却孔对应的火焰稳定器主体后壁面的燃油冲击冷却点分布均匀。

6、进一步的，所述火焰稳定器主体包括相互连接的v型段和平直段，所述供油腔和射流冷却腔均位于平直段。所述喷油孔位于火焰稳定器主体平直段的两侧。

7、本发明还采用一种燃烧室，包括上述的火焰稳定器。

8、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是不需额外引入冷却气，只需用原有燃料作为冷却介质，能够在达到壁面冷却效果的同时，提高燃料温度，达到利于蒸发和掺混的目的从而提高燃烧效率。通过侧向射流进行强制对流换热实现加强换热效果，冷却介质不直接介入燃烧范围因此不影响燃烧行为本身，同时以燃料本身作为冷却介质，一方面通过冲击冷却的方式提高冷却效率，另一方面通过换热对燃料本身进行一定程度的加热，更利于煤油的蒸发，更好的煤油蒸发可以提高燃烧效率。

技术特征：

1.一种燃油定向冲击冷却的火焰稳定器，包括火焰稳定器主体(1)，其特征在于，火焰稳定器主体(1)内包括供油腔(2)和射流冷却腔(3)，所述供油腔(2)和射流冷却腔(3)通过开孔壁面(5)分隔，所述开孔壁面(5)设置若干射流冲击冷却孔(9)，射流冲击冷却孔(9)连通对应的供油腔(2)和射流冷却腔(3)，供油腔(2)中的燃油通过射流冲击冷却孔(9)冲向射流冷却腔(3)，所述供油腔(2)连接供油管(4)，供油管(4)用于向供油腔(2)提供燃油，所述射流冷却腔(3)设置若干喷油孔(8)，喷油孔用于将射流冷却腔(3)中的燃油喷出，喷油孔(8)位于火焰稳定器主体(1)的侧壁面。

2.根据权利要求1所述的火焰稳定器，其特征在于，所述开孔壁面(5)沿供油管(4)提供的燃油的流动方向固定连接若干供油分隔板(6)，供油分隔板(6)所在平面垂直于燃油流动方向，所述供油分隔板(6)将开孔壁面(5)、供油腔(2)、射流冷却腔(3)分别分隔成若干开孔壁面单元、供油腔单元、冷却腔单元，每个开孔壁面单元均设置若干用于连通供油腔单元和冷却腔单元的射流冲击冷却孔(9)，每个供油腔单元均连接一根供油管(4)，每个冷却腔单元均设置一个喷油孔(8)。

3.根据权利要求2所述的火焰稳定器，其特征在于，每个供油腔单元的供油管出口均位于供油腔单元上端供油分隔板(6)的中心处。

4.根据权利要求1或2所述的火焰稳定器，其特征在于，所述射流冷却腔(3)中与开孔壁面(5)平行的后壁面设置若干凸起的横向导流肋(7)，横向导流肋(7)的延伸方向垂直于供油管(4)提供的燃油的流动方向，且横向导流肋(7)位于两个射流冲击冷却孔(9)之间，用于限制从射流冲击冷却孔(9)冲出的燃油的流动方向。

5.根据权利要求4所述的火焰稳定器，其特征在于，所述横向导流肋(7)的横截面为半圆形。

6.根据权利要求1或2所述的火焰稳定器，其特征在于，所述开孔壁面(5)设置若干行射流冲击冷却孔组，每行射流冲击冷却孔组包括若干射流冲击冷却孔(9)，每行射流冲击冷却孔组中的射流冲击冷却孔(9)以火焰稳定器主体(1)的中线为对称轴对称分布，射流冲击冷却孔(9)的侧壁面延伸方向与火焰稳定器主体(1)的径向中线所在平面成锐角，形成燃油相互远离冲击。

7.根据权利要求6所述的火焰稳定器，其特征在于，每行射流冲击冷却孔组中的射流冲击冷却孔(9)对应的火焰稳定器主体(1)后壁面的燃油冲击冷却点分布均匀。

8.根据权利要求1所述的火焰稳定器，其特征在于，所述火焰稳定器主体(1)包括相互连接的v型段和平直段，所述供油腔(2)和射流冷却腔(3)均位于平直段。

9.根据权利要求8所述的火焰稳定器，其特征在于，所述喷油孔(8)位于火焰稳定器主体(1)平直段的两侧。

10.一种燃烧室，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的火焰稳定器。

技术总结本发明公开了一种燃油定向冲击冷却的火焰稳定器，包括火焰稳定器主体，火焰稳定器主体内包括供油腔和射流冷却腔，所述供油腔和射流冷却腔通过开孔壁面分隔，所述开孔壁面设置若干射流冲击冷却孔，射流冲击冷却孔连通对应的供油腔和射流冷却腔，供油腔中的燃油通过射流冲击冷却孔冲向射流冷却腔，所述供油腔连接供油管，供油管用于向供油腔提供燃油，所述射流冷却腔设置若干喷油孔，喷油孔用于将射流冷却腔中的燃油喷出，喷油孔位于火焰稳定器主体的侧壁面。不需额外引入冷却气，只需用原有燃料作为冷却介质，能够在达到壁面冷却效果的同时，提高燃料温度，达到利于蒸发和掺混的目的从而提高燃烧效率。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：2024/5/29