燃烧组件和航空发动机的制作方法

本发明属于航空发动机，具体涉及燃烧组件和航空发动机。

背景技术：

1、在航空领域，航空发动机是一种为航空器的飞行提供动力的发动机。其中，氢燃料涡喷发动机是一种结构相对简单的零碳排放新能源发动机，氢燃料涡喷发动机是以氢气作为燃料。由于氢气的密度很低，飞机无法直接携带氢气使用，因此，需使用液氢作为飞机的储存燃料。液氢的温度很低，使用前需将其加热，使液氢转变为温度合适的氢气，才可作为燃烧室的燃料使用。

2、在相关现有技术中，往往采用蒸发管结构加热燃料，燃油喷嘴从蒸发管的进气端插入蒸发管内，燃油经喷嘴喷出后进入蒸发管内，受到蒸发管管壁和气流加温，使部分燃油蒸发形成燃油蒸汽，燃油雾滴和蒸汽沿蒸发管逆燃气流动方向喷到燃烧室头部区域，进一步与燃烧室头部空气混合、蒸发与燃烧。

3、但是，由于氢气的燃点很低，氢气易在蒸发管中出现自燃，回火等问题，会导致蒸发管烧蚀和发动机故障。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种燃烧组件和航空发动机，以解决现有技术中存在的液氢在蒸发管受热蒸发燃烧，由于其燃点低，容易发生自燃的问题。

2、一方面，本发明提供了一种燃烧组件，所述燃烧组件包括：火焰筒，形成有燃烧腔；喷管，设于所述燃烧腔，所述喷管具有第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道环绕所述第二流道设置，所述第一流道具有第一出口，所述第二流道具有第二出口，所述第二出口位于所述第一出口内，所述第三流道设于所述第二流道内且靠近所述第二出口，所述第三流道连通所述第二流道和所述燃烧腔；其中，所述第一流道适于通入空气，所述第二流道适于通入液态氢。

3、有益效果为，液态氢进入第二流道，空气进入第一流道。随着空气在第一流道内逐渐向第一出口方向流道，也逐渐被燃烧腔所加热，从而加热后的空气将热量传递给第二流道，第二流道内的液态氢在加热后从液态逐渐变成气态，一部分气态氢从第二流道进入燃烧腔参与燃烧，还有一部分气态氢从第二出口流出后通过第一出口。氢气与空气在不同的流道内流动，使得空气与氢气分开流动的形式，可以避免氢气在喷管中出现自燃、回火等问题。

4、作为可选的一种实施方式，所述喷管包括：外套管；内套管，套接于所述外套管的内部，所述内套管形成所述第二流道；其中，所述外套管的内壁与所述内套管的外壁之间形成所述第一流道。

5、有益效果为，通过将内套管置于外套管内形成第一流道和第二流道，结构简单，易于实现。

6、作为可选的一种实施方式，所述外套管靠近所述第一出口的一端的侧壁设有第一连接口，所述内套管靠近所述第二出口的一端的侧壁设有第二连接口，所述喷管还包括连接管，所述连接管的一端与所述第一连接口连接，所述连接管的另一端与所述第二连接口连接。

7、有益效果为，通过连接管设置在第一流道，且连接管的两端分别与外套管和内套管连接，结构简单、可靠。

8、作为可选的一种实施方式，所述第一连接口沿所述外套管的外周方向设置为多个，所述第二连接口沿所述内套管的外周方向设置为多个，多个所述第一连接口与多个所述第二连接口一一对应设置。

9、有益效果为，通过设置多个第三流道，使得在外套管上可形多个氢气喷出点，使氢气在火焰筒内分布更均匀，燃烧更充分。

10、作为可选的一种实施方式，所述第三流道的形状使得进入所述第三流道内的气流形成旋流。

11、有益效果为，第三流道的形状使得进入第三流道内的气流形成旋流，如此，能增强空气与氢气的掺混，气体混合更加均匀，有利于燃烧的更加充分，提高燃烧效率。

12、作为可选的一种实施方式，所述第三流道的形状为叶片形。

13、有益效果为，叶片形的第三流道，使得气体进入并流经第三流道时，会产生旋流。

14、作为可选的一种实施方式，所述喷管的侧壁设有冷却孔，所述冷却孔连通所述燃烧腔和所述第一流道。

15、有益效果为，冷却孔开设在外套管的侧壁上，冷却孔连通第一流道和燃烧腔，使得空气可通过冷却孔进入到冷却腔，继而与位于冷却腔的外套管的外部靠近或接触，外套管内的空气从冷却孔喷出，可以起到保护外套管避免烧蚀的作用。

16、作为可选的一种实施方式，所述冷却孔为斜孔，所述斜孔的中心线与所述喷管的外侧壁之间形成夹角，所述夹角的角度为锐角。

17、有益效果为，冷却孔为沿第一流道的气流方向设置的斜孔，第一流道的气流能够顺着斜孔倾斜喷出，从而能够更好地与外套管的外壁靠近或贴合，覆盖外套管的外壁，从而使得通过冷却孔进入燃烧腔的空气能够起到保护外套管的作用。

18、作为可选的一种实施方式，喷管具有弯折部，使得所述喷管内的气流在所述弯折部改变流向。

19、有益效果为，喷管弯折设置，使得进入第二流道的液态氢在重力的作用下向下流动，然后随着液态氢在第二流道内被逐渐加热而汽化，变成气体，喷管的下部水平设置，可减缓氢气的流动速度，使得氢气充分汽化后再参与燃烧过程。

20、另一方面，本发明还提供了一种航空发动机，包括任一项所述的燃烧组件。

21、有益效果为，由于上述的航空发动机包括了上述的燃烧组件，使得上述的航空发动机具有燃烧组件的所有有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种燃烧组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃烧组件，其特征在于，所述喷管包括：

3.根据权利要求2所述的燃烧组件，其特征在于，所述外套管(1)靠近所述第一出口(1002)的一端的侧壁设有第一连接口(102)，所述内套管(2)靠近所述第二出口(2002)的一端的侧壁设有第二连接口(201)，所述喷管还包括连接管(3)，所述连接管(3)的一端与所述第一连接口(102)连接，所述连接管(3)的另一端与所述第二连接口(201)连接。

4.根据权利要求3所述的燃烧组件，其特征在于，所述第一连接口(102)沿所述外套管(1)的外周方向设置为多个，所述第二连接口(201)沿所述内套管(2)的外周方向设置为多个，多个所述第一连接口(102)与多个所述第二连接口(201)一一对应设置。

5.根据权利要求3所述的燃烧组件，其特征在于，所述第三流道(3001)的形状使得进入所述第三流道(3001)内的气流形成旋流。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧组件，其特征在于，所述第三流道(3001)的形状为叶片形。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧组件，其特征在于，所述喷管的侧壁设有冷却孔(101)，所述冷却孔(101)连通所述燃烧腔和所述第一流道(1001)。

8.根据权利要求7所述的燃烧组件，其特征在于，所述冷却孔(101)为斜孔，所述斜孔的中心线与所述喷管的外侧壁之间形成夹角，所述夹角的角度为锐角。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧组件，其特征在于，喷管具有弯折部，使得所述喷管内的气流在所述弯折部改变流向。

10.一种航空发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的燃烧组件。

技术总结本发明属于航空发动机技术领域，提供了一种燃烧组件和航空发动机，燃烧组件包括：火焰筒，形成有燃烧腔；喷管，设于燃烧腔，喷管具有第一流道、第二流道和第三流道，第一流道环绕第二流道设置，第一流道具有第一出口，第二流道具有第二出口，第二出口位于第一出口内，第三流道设于第二流道内且靠近第二出口，第三流道连通第二流道和燃烧腔；其中，第一流道适于通入空气，第二流道适于通入液态氢。通过设置两个流道，氢气与空气在不同的流道内流动，使得空气与氢气分开流动的形式，可以避免氢气在喷管中出现自燃、回火等问题。技术研发人员：杨光远,冯阳,陈彬,王启道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：2024/6/13