一种带蹄形凹槽的支板火焰稳定器

技术领域

本发明涉及一种带蹄形凹槽的支板火焰稳定器，其可用于高推重比航空发动机的一体化加力燃烧室，属于航空技术领域。

背景技术

新一代加力涡扇发动机追求高的推重比，在加力燃烧室方面，就要求零部件简洁，冷态流阻损失低，加力段长度占比小，同时加力燃烧效率高。加力燃烧室采用火焰稳定器稳定火焰组织燃烧，火焰稳定器的性能是加力燃烧室性能的决定性影响因素。新一代加力涡扇发动机大多采用整流支板与火焰稳定器一体化设计的一体化加力燃烧室。但常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡稳定性较差，会导致局部不稳定的燃烧。

因加力段长度占比小，燃油喷射到火焰稳定器后缘距离相应变小，在被点燃前燃油雾化、蒸发和掺混不充分，容易导致燃烧不稳定，与回流涡导致的不稳定燃烧叠加后，会放大燃烧不稳定问题，进而影响燃烧反应进程；火焰稳定器后缘到喷管出口距离相应变小，燃烧段变短，火焰稳定器后回流区火焰在横向来不及传遍整个燃烧室，部分油气混合物未被充分燃烧，部分油气混合物未参与燃烧而被直接排出，因而严重影响了加力燃烧效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带蹄形凹槽的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面布置蹄形凹槽，以提高火焰稳定性，减小流动损失，增大燃烧效率。

本发明通过如下技术方案实现。

一种带蹄形凹槽的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都均匀布置3～5个蹄形凹槽。

进一步，所述的支板火焰稳定器，弦长90～150mm，展长由具体发动机确定，由前缘、平直段、V型底面组成，前缘为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.7～2.5倍，前缘与平直段相切连续，平直段宽24～36mm，V型底面夹角100°～150°。

进一步，所述的蹄形凹槽，其尾缘与支板火焰稳定器尾缘齐平，蹄形凹槽尾缘长40～50mm，高1～2mm，蹄形凹槽底面前低后高，与平直段表面夹角10～20°，蹄形凹槽的两条前缘曲线都为连接顶点和尾缘端点的样条线，在俯视方向，在平直段表面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离为23～28mm，在底面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离为20～25mm。

与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：

第一，火焰稳定性能好。常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡脱落频率较高，回流涡稳定性较差，容易出现燃烧不稳定问题。且燃油喷出到回流区距离非常短，燃油蒸发和掺混不充分，容易导致不稳定的燃烧。在常规支板火焰稳定器两侧布置蹄形凹槽后，蹄形凹槽内形成牛角形驻涡，有利于燃油的蒸发和掺混；稳定器后的卡门涡街型回流涡的脱落频率也降低很多，回流涡稳定性增强。因而布置蹄形凹槽后火焰稳定性能更好。

第二，燃烧效率高。在常规支板火焰稳定器两侧布置蹄形凹槽后，蹄形凹槽内形成牛角形驻涡，有利于燃油的蒸发和掺混；稳定器后的卡门涡街型回流涡的脱落频率也降低很多，回流涡稳定性增强。因而布置蹄形凹槽后有利于获得更稳定高效的燃烧，从而达成更高的燃烧效率。

第三，流阻损失小。要达到同样的火焰稳定性能、燃烧效率，与增加常规支板火焰稳定器的堵塞宽度相比，在常规支板火焰稳定器两侧布置蹄形凹槽，所引起的流阻损失更小，而且，减小卡门涡街型回流涡的脱落频率，有利于减小流阻损失。

附图说明

图1为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的等轴视图。

图2为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的侧视图。

图3为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的俯视图。

图4为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的前视图。

图5为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的后视图。

图6为常规支板火焰稳定器的纵向截面V

图7为常规支板火焰稳定器的横向截面V

图8为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的纵向截面V

图9为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的横向截面V

图10为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的流线图一。

图11为本发明中带蹄形凹槽的支板火焰稳定器的流线图二。

在附图中，1为前缘；2为平直段；3为V型底面；4为蹄形凹槽；L1为支板火焰稳定器弦长；L2为蹄形凹槽在蹄形凹槽底面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离；L3为蹄形凹槽在平直段表面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离；W1为平直段宽；W2为蹄形凹槽尾缘高；H1为支板火焰稳定器展长；H2为蹄形凹槽尾缘长；α为支板火焰稳定器V型底面夹角；

具体实施方式

下面将结合附图1～5和实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种带蹄形凹槽的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都均匀布置3～5个蹄形凹槽4，本实施例具体为3个。

作为本发明实施例的进一步改进，所述的支板火焰稳定器，弦长L1为90～150mm，本实施例具体为120mm，展长H1由具体发动机确定，本实施例具体为180mm，由前缘1、平直段2、V型底面3组成，前缘1为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.7～2.5倍，本实施例具体为1.77倍，前缘1与平直段2相切连续，平直段2宽W1为24～36mm，本实施例具体为26mm，V型底面3夹角α为100°～150°，本实施例具体为120°。

作为本发明实施例的进一步改进，所述的蹄形凹槽4，其尾缘与支板火焰稳定器尾缘齐平，蹄形凹槽尾缘长H2为40～50mm，本实施例具体为46mm，蹄形凹槽尾缘高w2为1～2mm，本实施例具体为1mm，蹄形凹槽底面前低后高，与平直段表面夹角10～20°，本实施例具体为15°，蹄形凹槽的两条前缘曲线都为连接顶点和尾缘端点的样条线，在俯视方向，在平直段表面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离L3为23～28mm，本实施例具体为25mm，在底面内的前缘曲线的顶点到尾缘的距离L2为20～25mm，本实施例具体为22mm。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。