【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，具体涉及一种紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部。
技术介绍
1、航空发动机燃烧室发展已逾半个世纪，相关技术得到了飞速发展，尤其是针对现在高温升、低排放燃烧室，正在快速发展，但由于其性能要求不断提高，给燃烧室的研发同时也带来了极大的困难和技术挑战。随着燃烧室温升要求的提高，燃烧室总油气比就需要提高，这给燃烧室内燃烧的组织带来重大的变化，总油气比的提高意味着需要更多的空气参与燃烧，头部空气量需要增加，冷却空气量则需要一定程度的减少，这也使得燃烧室实现可靠点火与低工况火焰稳定变得十分困难，上世纪70年代发展的一种新型组合式双旋流气动雾化头部在一定程度上提高了燃烧室的温升并拓宽了燃烧室稳定工作范围，在世界上得到了极为广泛的应用，但随着燃烧室温升进一步提高，困难和挑战依然十分严峻。
2、高温升燃烧室的第一大挑战是要解决贫油熄火与大工况不冒烟的矛盾，高温升燃烧室要求在高低工况下均需要有令人满意的操控性能，为防止冒烟，通常调整燃烧室流量分配，增大头部气量以降低设计点工况主燃区油气比，但在低工况下，主燃区由于气量占比大，容易产生贫油熄火或燃烧不稳定的现象，熄火油气比远高于燃烧室一般熄火油气比；另一大技术挑战是火焰筒的热防护问题，高温升燃烧室较常规燃烧室进口温度大幅提升，用于火焰筒冷却的空气品质降低，同时高温升燃烧室高油气比使得用于燃烧的空气量大幅增加，也导致火焰筒冷却空气量的占比大幅降低，火焰筒的壁面冷却是高温升燃烧室面临的严峻挑战之一；此外高温升燃烧室还面临更苛刻的出口温度分布挑战，因为燃烧室油气比提高
3、燃烧室头部设计是解决上述问题和挑战的关键。为了实现大头部进气量下燃烧室可靠点火及低工况燃烧的稳定，并兼顾燃烧室高工况燃烧性能，燃烧室往往采用分级分区的组织燃烧模式，分级燃烧室一般可分为径向、轴向和径/轴向分级三种，如geae公司的双环腔燃烧室、snecma公司的双头部燃烧室等，轴向分级燃烧室以rrd公司的第一代和第二代e3e燃烧室为典型代表。美国在进行温升1315k燃烧室研发时，采用智能燃烧室的思路，设计了可调内外环道和头部流量的机构，同时采用周向分级供油方案，取得了良好的性能；同时期美国还探讨了温升为1650k的极高温升燃烧室，头部带四级旋流器，燃油分区供入，中心为离心喷嘴，主油路为直射式喷嘴，设置在2、3级旋流器之间，在距火焰筒头部0.7h处开了一排射流孔，火焰筒部分壁面采用了陶瓷基复合材料。此外，geae公司在ihptet计划xtc-77验证机中采用了驻涡燃烧技术，驻涡燃烧室(tvc)也是一种分级燃烧室，在所有低工况状态只是驻涡腔工作，可获得较低的co和uhc排放，同时获得良好的点火性能及较大的贫油熄火裕度，钝体燃烧区则在高工况下开启，保证高效燃烧。
技术实现思路
1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种。
2、本说明书实施例提供以下技术方案：一种紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，包括主燃级、火焰筒内环和火焰筒外环，紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部还包括：斜凹板，与火焰筒外环连接并形成斜凹腔；联接座组件，内侧套设在主燃级上；径向联焰组件，与联接座组件和斜凹板均连接；一体化燃油喷嘴，包括值班扇形喷嘴、中间级油路以及中心主级离心喷嘴，值班扇形喷嘴与斜凹板连接供油；中间级油路与联接座组件连接供油；中心主级离心喷嘴与主燃级连接供油。
3、进一步地，斜凹板上设置有气动雾化喷嘴，值班扇形喷嘴与气动雾化喷嘴连接。
4、进一步地，气动雾化喷嘴包括锥形进气斗、挡溅板、掺混板和混合室，锥形进气斗安装在气动雾化喷嘴壳体前端，挡溅板和掺混板沿流动方向依次设置于气动雾化喷嘴壳体内部，掺混板上开设有小孔，气动雾化喷嘴后端面设置多个直射喷口。
5、进一步地，径向联焰组件包括均匀阵列于联接座组件上端的多个v型钝体，v型钝体的单侧或两侧沿高度方向设置有多个离散直射喷孔。
6、进一步地，径向联焰组件在所在通道的堵塞比范围为0.25～0.45，直射喷孔密度为3000～5000mm2/孔。
7、进一步地，每个v型钝体两侧均设置有多个离散直射喷孔，当相邻两个v型钝体之间的间隔距离与离散直射喷孔的喷射距离相等时，相邻两个v型钝体离散直射喷孔呈错位分布；当相邻两个v型钝体之间的间隔距离是离散直射喷孔的喷射距离的倍时，相邻两个v型钝体离散直射喷孔呈正对分布。
8、进一步地，斜凹板包括迎风板和背风板，迎风板的下方开设有前进气缝，背风板上方开设有后进气缝，斜凹板均匀开设有气膜冷却孔。
9、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：采用紧凑三级分区布局结构的一体化燃油喷嘴、预燃级、中间级和主燃级，以适应极高温升燃烧室更宽稳定工作范围及高效组织燃烧需求，其中预燃级采用部分预混凹腔驻涡稳焰燃烧模式，在预燃级斜凹腔内形成稳定驻涡区，采用气动雾化喷嘴改善雾化，进一步拓宽燃烧室点火和低工况燃烧稳定性边界；中间级采用一体化的径向联焰组件和连接座组件紧凑布局方案，通过多排v型钝体及集成于其中的单侧/双侧多点直射喷孔，一方面实现燃烧室径向可靠联焰，另一方面通过径向联焰组件燃油分布控制，实现对极高温升条件下燃烧室出口温度场分布的调控；主燃级采用富油直喷旋流稳焰燃烧模式，保证油气均匀混合并在旋流器下游稳定高效燃烧。
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1.一种紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，包括主燃级、火焰筒内环(24)和火焰筒外环(16)，其特征在于，所述紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部还包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，斜凹板(15)上设置有气动雾化喷嘴(17)，值班扇形喷嘴(12)与气动雾化喷嘴(17)连接。
3.根据权利要求2所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，气动雾化喷嘴(17)包括锥形进气斗(31)、挡溅板(32)、掺混板(33)和混合室(35)，锥形进气斗(31)安装在气动雾化喷嘴(17)壳体前端，挡溅板(32)和掺混板(33)沿流动方向依次设置于气动雾化喷嘴(17)壳体内部，掺混板(33)上开设有小孔(34)，气动雾化喷嘴(17)后端面设置多个直射喷口(36)。
4.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，径向联焰组件(18)包括均匀阵列于联接座组件(19)上端的多个V型钝体(37)，V型钝体(37)的单侧或两侧沿高度方向设置有多个离散直射喷孔(38)。
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6.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，每个V型钝体(37)两侧均设置有多个离散直射喷孔(38)，当相邻两个V型钝体(37)之间的间隔距离与离散直射喷孔(38)的喷射距离相等时，相邻两个V型钝体(37)离散直射喷孔(38)呈错位分布；当相邻两个V型钝体(37)之间的间隔距离是离散直射喷孔(38)的喷射距离的2倍时，相邻两个V型钝体(37)离散直射喷孔(38)呈正对分布。
7.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，斜凹板(15)包括迎风板和背风板，所述迎风板的下方开设有前进气缝(27)，所述背风板上方开设有后进气缝(28)，斜凹板(15)均匀开设有气膜冷却孔(29)。
...【技术特征摘要】
1.一种紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，包括主燃级、火焰筒内环(24)和火焰筒外环(16)，其特征在于，所述紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部还包括：
2.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，斜凹板(15)上设置有气动雾化喷嘴(17)，值班扇形喷嘴(12)与气动雾化喷嘴(17)连接。
3.根据权利要求2所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，气动雾化喷嘴(17)包括锥形进气斗(31)、挡溅板(32)、掺混板(33)和混合室(35)，锥形进气斗(31)安装在气动雾化喷嘴(17)壳体前端，挡溅板(32)和掺混板(33)沿流动方向依次设置于气动雾化喷嘴(17)壳体内部，掺混板(33)上开设有小孔(34)，气动雾化喷嘴(17)后端面设置多个直射喷口(36)。
4.根据权利要求1所述的紧凑式三级分区直混极高温升燃烧室头部，其特征在于，径向联焰组件(18)包括均匀阵列于联接座组件(19)上端的多个v型钝体(37)，v型钝体(37)...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂韬，王亚军，夏丽敏，张鹏，黄兵，张伟，房人麟，邱伟，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：
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