一种基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒的制作方法

本发明属于航空发动机燃烧室，特别涉及一种基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒。

背景技术：

1、航空发动机在燃烧室部件将燃料通过燃烧过程转换成高温燃气，推动涡轮做功。回流燃烧室能够有效缩短发动机转子的轴向长度，在转速较高的中小型航空发动机中应用广泛。

2、为了实现航空发动机的高性能，燃烧室内工作温度也越来越高，因此需要使用更耐高温的材料来保证燃烧室的高性能稳定工作。陶瓷基复合材料具有较金属材料更高的耐温能力，更小的密度，是国际公认的极具应用前景的航空发动机耐温材料之一。因此，将陶瓷基复合材料应用于航空发动机燃烧室的高温零组件是提高航空发动机性能的有效手段。

3、火焰筒是回流燃烧室中承受温度最高的组件，若选用陶瓷基复合材料，则需考虑其与机匣、扩压器、电嘴、涡流器等的连接形式。对于陶瓷基火焰筒结构，现有技术的缺点：其一，航空发动机工作时会产生一定强度的振动，现有技术无法避免因陶瓷基火焰筒主要承力点集中在几个固定销座上而导致的局部应力较大，从而产生陶瓷基火焰筒外环破损的问题，无法保证航空发动机长期安全稳定运行；

4、其二，现有技术无法同时满足电嘴座装配性与密封性的设计需求，为考虑陶瓷基火焰筒的装配性以及高温工作条件下陶瓷基体的膨胀情况，需在电嘴与电嘴座之间设计间隙，因此此处存在较大的漏气量，影响航空发动机性能；

5、其三，现有技术无法避免由于陶瓷基火焰筒外环在高温工作条件下与金属零件的轴向或径向上膨胀量不一致而导致的陶瓷基体内应力过大出现破损的问题，无法保证航空发动机长期安全稳定运行。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明为航空发动机回流燃烧室提供一种密封、装配、维护性能好的，具有工程应用价值的高寿命陶瓷基复合材料火焰筒及相关连接结构。

2、本发明为克服现有技术存在的问题，提供如下技术方案：

3、一种基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，包括燃烧室机匣、扩压器，所述燃烧室机匣、扩压器分别与火焰筒固定连接，以提供支撑，所述火焰筒包括陶瓷基火焰筒外环、陶瓷基火焰筒内环和金属基火焰筒头部环，所述金属基火焰筒头部环通过周向均布的若干个固定销、固定销座与燃烧室机匣相连接；

4、其中，所述陶瓷基火焰筒外环一端通过外环密封圈与金属基火焰筒头部环连接且密封，所述陶瓷基火焰筒外环另一端通过内安装边与扩压器固定连接，所述内安装边处设有内安装边密封圈；所述陶瓷基火焰筒内环一端通过内环密封圈与内环固定座连接且密封，所述内环固定座连接金属基火焰筒头部环，所述陶瓷基火焰筒内环另一端通过内机匣密封圈与燃烧室机匣连接且密封；所述陶瓷基火焰筒外环上安装有电嘴座组件，所述电嘴座组件包括电嘴活动环、电嘴座、盖板，盖板将电嘴活动环压在电嘴座上，电嘴座上端边缘卡住盖板。

5、进一步地，所述扩压器与陶瓷基火焰筒外环之间设有外环支撑片，所述外环支撑片一端固定在扩压器上，外环支撑片另一端弯折接触在陶瓷基火焰筒外环的外侧，所述外环支撑片为弹性薄片结构，若干个外环支撑片在陶瓷基火焰筒外环外侧周向均布，提供柔性单向支撑力。

6、进一步地，所述外环密封圈、内环密封圈、内机匣密封圈为环形薄片结构，通过焊接或螺栓连接的形式固定在金属基火焰筒头部环、内环固定座及燃烧室机匣上，通过过盈配合施加预紧力实现密封作用。

7、进一步地，所述火焰筒头部环在与陶瓷基火焰筒外环、陶瓷基火焰筒内环对接的两端均设有头部环密封结构，头部环密封结构内安装w型弹性密封圈，w型弹性密封圈为环形结构且在轴向方向具有弹性，w型弹性密封圈两端分别贴紧陶瓷基火焰筒外环、头部环密封结构及陶瓷基火焰筒内环、头部环密封结构。

8、进一步地，所述陶瓷基火焰筒内环上设有若干个内环固定衬套，所述内环固定衬套内安装有内环固定螺钉，陶瓷基火焰筒内环通过内环固定衬套、内环固定螺钉与内环固定座固定连接，内环密封圈设置在内环固定衬套和内环固定座之间。

9、进一步地，若干个所述内环固定衬套在陶瓷基火焰筒内环上周向均布。

10、进一步地，所述电嘴座组件安装在陶瓷基火焰筒外环靠近燃烧室机匣的端部。

11、进一步地，所述电嘴座组件包括电嘴座固定座，所述电嘴座和电嘴座固定座焊接对接固定在陶瓷基火焰筒外环的内外两面。

12、进一步地，所述电嘴活动环的边缘与电嘴座之间设有间隙a。

13、进一步地，所述燃烧室机匣上安装有点火电嘴，点火电嘴通过螺纹拧入燃烧室机匣，点火电嘴的点火端穿过电嘴座插入陶瓷基火焰筒外环中。

14、进一步地，所述陶瓷基火焰筒外环与内安装边之间设有周向均布的凸台和凹槽结构，凸台和凹槽相互配合固定。

15、本发明的有益效果：本发明利用金属基火焰筒头部环组件与金属弹性支撑密封圈将陶瓷基火焰筒内外环与燃烧室机匣连接起来，将燃烧室火焰筒主要承力点转移到金属基体上，同时搭配允许一定活动量的电嘴座组件，为高温工作条件下陶瓷基火焰筒轴向和径向的自由膨胀均提供了裕度，避免了陶瓷基体内部应力过大而产生的陶瓷基体破裂等灾难性后果，也实现了金属基体与陶瓷基体之间连接的有效密封，保证了燃烧室的气动性能，具有工程应用价值。设计了合理可行的具有工程应用价值的陶瓷基火焰筒连接结构，且该结构具有良好的密封性、装配性及强度，保证了燃烧室的总压损失、陶瓷基火焰筒寿命。

16、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，包括燃烧室机匣(1)、扩压器(2)，所述燃烧室机匣(1)、扩压器(2)分别与火焰筒固定连接，以提供支撑，其特征在于：所述火焰筒包括陶瓷基火焰筒外环(6)、陶瓷基火焰筒内环(9)和金属基火焰筒头部环(8)，所述金属基火焰筒头部环(8)通过周向均布的若干个固定销(3)、固定销座(4)与燃烧室机匣(1)相连接；

2.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述扩压器(2)与陶瓷基火焰筒外环(6)之间设有外环支撑片(7)，所述外环支撑片(7)一端固定在扩压器(2)上，外环支撑片(7)另一端弯折接触在陶瓷基火焰筒外环(6)的外侧，所述外环支撑片(7)为弹性薄片结构，若干个外环支撑片(7)在陶瓷基火焰筒外环(6)外侧周向均布，提供柔性单向支撑力。

3.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述外环密封圈(5)、内环密封圈(11)、内机匣密封圈(13)为环形薄片结构，通过焊接或螺栓连接的形式固定在金属基火焰筒头部环(8)、内环固定座(12)及燃烧室机匣(1)上，通过过盈配合施加预紧力实现密封作用。

4.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述火焰筒头部环(8)在与陶瓷基火焰筒外环(6)、陶瓷基火焰筒内环(9)对接的两端均设有头部环密封结构(8-1)，头部环密封结构(8-1)内安装w型弹性密封圈(19)，w型弹性密封圈(19)为环形结构且在轴向方向具有弹性，w型弹性密封圈(19)两端分别贴紧陶瓷基火焰筒外环(6)、头部环密封结构(8-1)及陶瓷基火焰筒内环(9)、头部环密封结构(8-1)。

5.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述陶瓷基火焰筒内环(9)上设有若干个内环固定衬套(10)，所述内环固定衬套(10)内安装有内环固定螺钉(16)，陶瓷基火焰筒内环(9)通过内环固定衬套(10)、内环固定螺钉(16)与内环固定座(12)固定连接，内环密封圈(11)设置在内环固定衬套(10)和内环固定座(12)之间。

6.如权利要求5所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：若干个所述内环固定衬套(10)在陶瓷基火焰筒内环(9)上周向均布。

7.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述电嘴座组件(18)安装在陶瓷基火焰筒外环(6)靠近燃烧室机匣(1)的端部，电嘴座组件(18)包括电嘴座固定座(18-4)，所述电嘴座(18-2)和电嘴座固定座(18-4)焊接对接固定在陶瓷基火焰筒外环(6)的内外两面。

8.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述电嘴活动环(18-1)的边缘与电嘴座(18-2)之间设有间隙a。

9.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述燃烧室机匣(1)上安装有点火电嘴(17)，点火电嘴(17)通过螺纹拧入燃烧室机匣(1)，点火电嘴(17)的点火端穿过电嘴座(18-2)插入陶瓷基火焰筒外环(6)中。

10.如权利要求1所述的基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，其特征在于：所述陶瓷基火焰筒外环(6)与内安装边(15)之间设有周向均布的凸台和凹槽结构，凸台和凹槽相互配合固定。

技术总结本发明涉及一种基于柔性连接结构的陶瓷基回流燃烧室火焰筒，属于航空发动机燃烧室技术领域，包括燃烧室机匣、扩压器，所述燃烧室机匣、扩压器分别与火焰筒固定连接，所述火焰筒包括陶瓷基火焰筒外环、陶瓷基火焰筒内环和金属基火焰筒头部环，所述金属基火焰筒头部环通过周向均布的若干个固定销、固定销座与燃烧室机匣相连接；所述陶瓷基火焰筒外环一端通过外环密封圈与金属基火焰筒头部环连接且密封，所述陶瓷基火焰筒外环另一端通过内安装边与扩压器固定连接。本发明为航空发动机回流燃烧室提供密封、装配、维护性能好的高寿命陶瓷基复合材料火焰筒，为高温工作条件下陶瓷基火焰筒的轴向与径向的自由膨胀均提供了裕度，具有工程应用价值。技术研发人员：万卜铭,唐超,胡畅,黎超超,张靖旋,曹俊,邬俊,王良,朱学剑,陈江,曾琦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：2024/6/18