燃烧室及动力系统的制作方法

本发明涉及动力设备，具体涉及燃烧室及动力系统。

背景技术：

1、未来航空发动机朝着更高推重比发展，意味着燃烧室温升越来越高，参与组织燃烧的气量随之增加，火焰筒壁面冷却气量骤减，对火焰筒的使用寿命形成了极大冲击。未来高性能发动机的火焰筒材料也将采用更为耐高温的材料，用于保障发动机的使用寿命。

2、目前常规燃烧室火焰筒采用高温合金材料，最大耐温达到900℃左右，需要大量的冷却气量用于降低壁面温度，因此，目前公认是采用更为耐高温的新型材料，如陶瓷基复合材料，其具有较金属基材料更高的耐温能力，最大承受温度高达1350℃，甚至更高，具有更小的材料密度，是极具应用前景的航空发动机耐温材料之一。高性能发动机燃烧室采用更耐高温、更轻质的陶瓷基复合材料，可以进一步提升发动机推重比。

3、然而，在采用陶瓷基复合火焰筒解决耐高温问题的同时，常规的连接方式必然会出现热膨胀不匹配导致陶瓷基复合材料火焰筒裂纹，甚至破裂，从而，影响发动机正常运转的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种燃烧室及动力系统，以解决热膨胀不匹配导致火焰筒发生裂纹、破裂的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种燃烧室，包括后端支撑件、燃烧室机匣、双层壁火焰筒和弹性连接组件。燃烧室机匣包括沿轴向套设的外机匣和内机匣；外机匣、内机匣的后端均与后端支撑件连接；外机匣和内机匣之间构成环形的第一空腔；双层壁火焰筒设于第一空腔，双层壁火焰筒包括金属基材料制成的外层火焰筒和非金属基复合材料制成的内层火焰筒，外层火焰筒和内层火焰筒均为双层环状结构，外层火焰筒具有后端敞口的环形的第二空腔，内层火焰筒沿轴向套设于第二空腔；内层火焰筒具有后端敞口的环形的第三空腔；第一空腔、第二空腔和第三空腔之间相互连通；外层火焰筒的后端、内层火焰筒的后端均通过弹性连接组件与后端支撑件连接，弹性连接组件适于沿双层壁火焰筒的轴向发生弹性形变。

3、有益效果：

4、(1)由于设置了双层壁火焰筒，有效隔绝燃气，减少高温热辐射，降低燃烧室外机匣的温度，有效保护发动机外部橡胶材料的零件，例如燃油总管软管、胶套等零件，提高发动机使用寿命。

5、(2)由于内层火焰筒更靠近燃烧室的燃烧内腔，因此，内层火焰筒采用非金属基复合材料制成，具有较金属基材料更高的耐温能力，在发动机工作过程中，内层火焰筒直接与燃气接触，可以承受更高燃气温度，有效降低壁面冷却气量，实现更多的空气用于组织燃烧，提高燃烧室的温升，从而提高发动机的推重比。

6、(3)由于外层火焰筒采用金属材料制成，内层火焰筒采用非金属基复合材料制成，两者在高温状态下热膨胀系数不同，因此，本发明中，外层火焰筒的后端、内层火焰筒的后端均通过弹性连接组件与后端支撑件连接，弹性连接组件能够沿双层壁火焰筒的轴向发生弹性形变，相比于传统的采用固定销的硬性连接的技术方案，本发明采用柔性连接，减小内层火焰筒受力，解决了在工作状态下，非金属基复合材料与金属基材料热膨胀不匹配的问题，避免非金属基复合材料制成的内层火焰筒产生裂纹、破损等问题，延长使用寿命。

7、在一种可选的实施方式中，外层火焰筒包括外层火焰筒外环和外层火焰筒内环，外层火焰筒外环和外层火焰筒内环之间的环形间隙构成第二空腔；弹性连接组件包括第一弹性支撑件和第二弹性支撑件，外层火焰筒外环的后端通过第一弹性支撑件与后端支撑件连接，外层火焰筒内环通过第二弹性支撑件和后端支撑件连接。

8、在一种可选的实施方式中，内层火焰筒包括内层火焰筒外环和内层火焰筒内环，内层火焰筒外环和内层火焰筒内环之间的环形间隙构成第三空腔；弹性连接组件还包括第三弹性支撑件和第四弹性支撑件，内层火焰筒外环的后端通过第三弹性支撑件与后端支撑件连接，内层火焰筒内环通过第四弹性支撑件与后端支撑件连接。

9、在一种可选的实施方式中，内层火焰筒还包括内层火焰筒头部环，内层火焰筒头部环的外圈和内层火焰筒外环可拆卸地连接，内层火焰筒头部环的内圈和内层火焰筒内环可拆卸地连接。

10、在一种可选的实施方式中，内层火焰筒头部环围绕其轴向间隔设有若干第一安装孔；第一安装孔内设有旋流器，第三空腔通过若干的旋流器的内孔与第一空腔连通。

11、在一种可选的实施方式中，外层火焰筒外环的筒壁设有若干外层外环进气孔，外层火焰筒内环的筒壁设有若干外层内环进气孔，外层外环进气孔、外层内环进气孔、第一空腔及第二空腔相互连通。

12、在一种可选的实施方式中，还包括导流件，导流件包括安装筒以及设于安装筒的侧壁的导流板；安装筒设于第一安装孔，旋流器可拆卸地连接于安装筒内；导流板设于第三空腔，导流板包括沿安装筒的径向延伸的头部导流段以及由头部导流段沿轴向折弯的外环导流段和内环导流段；头部导流段的外侧边通过第五弹性支撑件与内层火焰筒头部环的外圈抵接，头部导流段的内侧边通过第六弹性支撑件与内层火焰筒头部环的内圈抵接。

13、在一种可选的实施方式中，外层火焰筒还包括外层火焰筒头部环，外层火焰筒头部环将外层火焰筒外环和外层火焰筒内环连接，外层火焰筒头部环围绕外层火焰筒的轴向间隔设有若干第二安装孔，第二安装孔和第一安装孔对应设置且连通，用于安装导流件，外层火焰筒头部环的外圈通过第七弹性支撑件和内层火焰筒头部环的外圈抵接，外层火焰筒头部环的内圈通过第八弹性支撑件与内层火焰筒头部环的内圈抵接。

14、在一种可选的实施方式中，外层火焰筒头部环的外环侧壁围绕周向间隔设有若干头部环外环进气孔，外层火焰筒头部环的内环侧壁围绕周向间隔设有若干头部环内环进气孔。

15、第二方面，本发明还提供了一种动力系统，包括以上实施例中任一项的双层壁火焰筒。

16、有益效果：因为动力系统包括燃烧室，具有与燃烧室相同的效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种燃烧室，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述外层火焰筒包括外层火焰筒外环(4)和外层火焰筒内环(7)，所述外层火焰筒外环(4)和所述外层火焰筒内环(7)之间的环形间隙构成所述第二空腔；

3.根据权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述内层火焰筒包括内层火焰筒外环(10)和内层火焰筒内环(13)，所述内层火焰筒外环(10)和所述内层火焰筒内环(13)之间的环形间隙构成所述第三空腔；

4.根据权利要求3所述的燃烧室，其特征在于，所述内层火焰筒还包括内层火焰筒头部环(9)，所述内层火焰筒头部环(9)的外圈和所述内层火焰筒外环(10)可拆卸地连接，所述内层火焰筒头部环(9)的内圈和所述内层火焰筒内环(13)可拆卸地连接。

5.根据权利要求4所述的燃烧室，其特征在于，所述内层火焰筒头部环(9)围绕其轴向间隔设有若干第一安装孔(901)；所述第一安装孔(901)内设有旋流器(12)，所述第三空腔通过若干的所述旋流器(12)的内孔与所述第一空腔连通。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的燃烧室，其特征在于，所述外层火焰筒外环(4)的筒壁设有若干外层外环进气孔(401)，所述外层火焰筒内环(7)的筒壁设有若干外层内环进气孔(701)，所述外层外环进气孔(401)、所述外层内环进气孔(701)、所述第一空腔及所述第二空腔相互连通。

7.根据权利要求5所述的燃烧室，其特征在于，还包括导流件(8)，所述导流件(8)包括安装筒(803)以及设于所述安装筒(803)的侧壁的导流板；

8.根据权利要求7所述的燃烧室，其特征在于，所述外层火焰筒还包括外层火焰筒头部环(5)，所述外层火焰筒头部环(5)将所述外层火焰筒外环(4)和所述外层火焰筒内环(7)连接，所述外层火焰筒头部环(5)围绕所述外层火焰筒的轴向间隔设有若干第二安装孔(503)，所述第二安装孔(503)和所述第一安装孔(901)对应设置且连通，用于安装所述导流件(8)，所述外层火焰筒头部环(5)的外圈通过第七弹性支撑件(501)和所述内层火焰筒头部环(9)的外圈抵接，所述外层火焰筒头部环(5)的内圈通过第八弹性支撑件(502)与所述内层火焰筒头部环(9)的内圈抵接。

9.根据权利要求8所述的燃烧室，其特征在于，所述外层火焰筒头部环(5)的外环侧壁围绕周向间隔设有若干头部环外环进气孔(504)，所述外层火焰筒头部环(5)的内环侧壁围绕周向间隔设有若干头部环内环进气孔(701)。

10.一种动力系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的燃烧室。

技术总结本发明涉及动力设备技术领域，公开了燃烧室及动力系统。燃烧室包括后端支撑件、燃烧室机匣、双层壁火焰筒和弹性连接组件。燃烧室机匣包括沿轴向套设的外机匣和内机匣；外机匣、内机匣的后端均与后端支撑件连接；外机匣和内机匣之间构成第一空腔；外层火焰筒具有后端敞口的环形的第二空腔，内层火焰筒沿轴向套设于第二空腔；内层火焰筒具有后端敞口的环形的第三空腔；第一空腔、第二空腔和第三空腔之间相互连通；外层火焰筒的后端、内层火焰筒的后端均通过弹性连接组件与后端支撑件连接，弹性连接组件适于沿双层壁火焰筒的轴向发生弹性形变。本发明能够解决非金属复合材料与金属材料在高温条件下热膨胀不匹配导致火焰筒发生裂纹、破裂的问题。技术研发人员：黎超超,曾琦,钱磊,汤卓,江立军,唐超,万卜铭,胡畅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