【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空发动机，特别涉及一种斜置式燃烧室。
技术介绍
1、燃烧室是航空发动机/燃气轮机的核心部件之一，其功用是燃烧燃油，将燃料中的化学能转变为热能，使进入燃烧室的空气总焓增加，并驱动燃气涡轮做功，其设计直接影响航空发动机/燃气轮机的效率和排放。
2、采用离心压气机的航空发动机/燃气轮机，燃烧室的进出口径向高度落差通常较大，多采用回流构型燃烧室，如图1所示，回流燃烧室主要由扩压器、机匣、涡流器、火焰筒、大弯管和小弯管等组成。具体工作过程为：由压气机压缩而成的高压空气由扩压器进入燃烧室，空气分股进入外环通道和内环通道，随后通过火焰筒内外环、头部、大弯管、小弯管等零件上的开孔进入火焰筒内部；燃油通过燃油喷嘴进入火焰筒，与高压空气在火焰筒内进行混合并随之流动；在燃烧室点火起动时，由位于火焰筒壁面附近的点火电嘴产生的电火花点燃油气混合物；在燃烧室正常工作状态中，燃烧室内形成的高温燃气，沿轴向进入涡轮，推动其做功。火焰筒内外环、大小弯管开有冷却孔，以隔绝高温燃气，防止烧蚀；燃烧室内的气流从进入到离开，经过两次180°的方向调整。
3、进出口径向高度落差较大的燃烧室，通常采用回流构型，但是回流构型的燃烧室存在以下问题：
4、1、气流需要180°转弯两次，流动不顺畅，无用总压损失大；
5、2、内、外环流道静压不平衡，进气开孔设计难度大；
6、3、火焰筒冷却面积大，冷却设计难度大，不适用于高热力循环参数航空发动机/燃气轮机；
7、4、燃气停留时间长，nox排放高；5
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种斜置式燃烧室，采用以下技术方案：
2、一种斜置式燃烧室，包括扩压器、外机匣、内机匣、头部支撑环、火焰筒外环和火焰筒内环；
3、其中，所述外机匣和所述内机匣之间具有环腔，所述扩压器设置在所述环腔的进气口，所述扩压器的出气口与所述环腔的进气口连通，所述火焰筒外环和所述火焰筒内环均位于所述环腔内，所述火焰筒外环与所述火焰筒内环形成火焰筒流道，所述火焰筒外环与所述外机匣形成外环流道，所述火焰筒内环与所述内机匣形成内环流道；
4、所述扩压器的出气口中心线、所述火焰筒流道中心线、外环流道中心线和内环流道中心线相互平行，且与旋转轴的轴向中心线具有夹角。
5、进一步地，所述火焰筒外环、所述火焰筒内环上均沿周向设置有总压进气孔和静压进气孔，且所述火焰筒外环上的总压进气孔与静压进气孔相互垂直，所述火焰筒内环上的总压进气孔与静压进气孔相互垂直。
6、进一步地，所述火焰筒外环和所述火焰筒内环之间在靠近所述扩压器的一端设置有头部支撑环，所述头部支撑环的两侧分别与火焰筒外环、火焰筒内环固定连接。
7、进一步地，所述火焰筒内环的总压进气孔中心线、所述火焰筒外环的总压进气孔中心线与所述火焰筒流道中心线相互平行。
8、进一步地，所述外环流道的截面面积与所述内环流道的截面面积相等。
9、进一步地，所述火焰筒外环、所述火焰筒内环上均沿轴向设置有多个气膜冷却结构，所述气膜冷却结构包括冷却环和悬臂舌片；
10、其中，所述悬臂舌片设置在所述冷却环的内壁上，且所述悬臂舌片与所述冷却环的内壁之间形成有气膜通道，所述悬臂舌片与所述冷却环的连接处设置有进气部，所述进气部上轴向设置有所述总压进气孔，所述总压进气孔与所述气膜通道连通，所述冷却环在所述气膜通道中间位置沿径向设置有所述静压进气孔。
11、进一步地，还包括涡流器，所述涡流器设置在所述头部支撑环上，所述涡流器的中心线与所述火焰筒流道中心线同心。
12、进一步地，所述火焰筒外环上还设置有外环主燃孔和外环掺混孔，所述外环掺混孔位于所述外环主燃孔的下游，所述火焰筒内环上设置有内环主燃孔和内环掺混孔，所述内环掺混孔位于所述内环主燃孔的下游。
13、进一步地，所述外环主燃孔的底部中点与所述内环主燃孔的底部中点的连线与所述火焰筒流道中心线垂直，所述外环掺混孔的底部中点与所述内环掺混孔的底部中点的连线与所述火焰筒流道中心线垂直。
14、进一步地，所述外环主燃孔、所述外环掺混孔均位于所述火焰筒外环上相邻的两个气膜冷却结构之间，所述内环主燃孔、所述内环掺混孔均位于所述火焰筒内环上相邻的两个气膜冷却结构之间。
15、本专利技术的有益效果：
16、1、本专利技术的燃烧室的扩压器的出气口中心线、火焰筒流道中心线、外环流道中心线、内环流道中心线与旋转轴的轴向中心线具有夹角，形成斜置式燃烧筒，充分利用进出口径向落差，燃烧室轴向长度短，且气流流动顺畅。
17、2、本专利技术的燃烧室的扩压器的出气口中心线、火焰筒流道中心线、外环流道中心线和内环流道中心线相互平行，保证了燃烧室内气流流动顺畅性，降低了无用总压损失。
18、3、本专利技术的燃烧室外环流道与内环流道等截面面积设计，且两者中心线平行，保证了内、外环流道的静压分布相同，保证了其流量系数相同，降低了火焰筒内、外环进气开孔设计难度。
19、4、本专利技术的燃烧室内、外环主燃孔连线、内、外环掺混孔连线与火焰筒流道中心线垂直，内、外环主燃孔形成对称射流，能够很好地将高温燃气截断；在距主燃孔下游不远处的掺混孔射流焠熄作用下，高温燃气快速进入贫油燃烧状态，进一步降低nox排放。
20、5、本专利技术的总压进气孔的方向与火焰筒流道中心线方向相同，充分利用气流的动压头，保证了气流的贴壁性，同时利用静压进气气流与悬臂舌片冲击形成的反向动量，进一步增强了气膜贴壁性以及周向冷气的均匀性，提高了火焰筒的使用寿命。
21、6、本专利技术的燃烧室结构简单，加工难度小、重量轻。
22、本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术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。
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1.一种斜置式燃烧室，其特征在于，包括扩压器(1)、外机匣(2)、内机匣(3)、头部支撑环(4)、火焰筒外环(5)和火焰筒内环(6)；
2.根据权利要求1所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)、所述火焰筒内环(6)上均沿周向设置有总压进气孔(11)和静压进气孔(12)，且所述火焰筒外环(5)上的总压进气孔(11)与静压进气孔(12)相互垂直，所述火焰筒内环(6)上的总压进气孔(11)与静压进气孔(12)相互垂直。
3.根据权利要求1所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)和所述火焰筒内环(6)之间在靠近所述扩压器(1)的一端设置有头部支撑环(4)，所述头部支撑环(4)的两侧分别与火焰筒外环(5)、火焰筒内环(6)固定连接。
4.根据权利要求2所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒内环(6)的总压进气孔(11)中心线、所述火焰筒外环(5)的总压进气孔(11)中心线与所述火焰筒流道中心线(14)相互平行。
5.根据权利要求1-4任一所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述外环流道(9)的截面面积与所述内环流道(
6.根据权利要求2所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)、所述火焰筒内环(6)上均沿轴向设置有多个气膜冷却结构(18)，所述气膜冷却结构(18)包括冷却环(19)和悬臂舌片(20)；
7.根据权利要求3所述的斜置式燃烧室，其特征在于，还包括涡流器(23)，所述涡流器(23)设置在所述头部支撑环(4)上，所述涡流器(23)的中心线与所述火焰筒流道中心线(14)同心。
8.根据权利要求6所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)上还设置有外环主燃孔(24)和外环掺混孔(26)，所述外环掺混孔(26)位于所述外环主燃孔(24)的下游，所述火焰筒内环(6)上设置有内环主燃孔(25)和内环掺混孔(27)，所述内环掺混孔(27)位于所述内环主燃孔(25)的下游。
9.根据权利要求8所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述外环主燃孔(24)的底部中点与所述内环主燃孔(25)的底部中点的连线与所述火焰筒流道中心线(14)垂直，所述外环掺混孔(26)的底部中点与所述内环掺混孔(27)的底部中点的连线与所述火焰筒流道中心线(14)垂直。
10.根据权利要求8或9所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述外环主燃孔(24)、所述外环掺混孔(26)均位于所述火焰筒外环(5)上相邻的两个气膜冷却结构(18)之间，所述内环主燃孔(25)、所述内环掺混孔(27)均位于所述火焰筒内环(6)上相邻的两个气膜冷却结构(18)之间。
...【技术特征摘要】
1.一种斜置式燃烧室，其特征在于，包括扩压器(1)、外机匣(2)、内机匣(3)、头部支撑环(4)、火焰筒外环(5)和火焰筒内环(6)；
2.根据权利要求1所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)、所述火焰筒内环(6)上均沿周向设置有总压进气孔(11)和静压进气孔(12)，且所述火焰筒外环(5)上的总压进气孔(11)与静压进气孔(12)相互垂直，所述火焰筒内环(6)上的总压进气孔(11)与静压进气孔(12)相互垂直。
3.根据权利要求1所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)和所述火焰筒内环(6)之间在靠近所述扩压器(1)的一端设置有头部支撑环(4)，所述头部支撑环(4)的两侧分别与火焰筒外环(5)、火焰筒内环(6)固定连接。
4.根据权利要求2所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒内环(6)的总压进气孔(11)中心线、所述火焰筒外环(5)的总压进气孔(11)中心线与所述火焰筒流道中心线(14)相互平行。
5.根据权利要求1-4任一所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述外环流道(9)的截面面积与所述内环流道(10)的截面面积相等。
6.根据权利要求2所述的斜置式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒外环(5)、所述火焰筒内环(6)上均沿轴向设置有多个气膜冷却结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏敏，宋双文，张卓娅，蒋尧，孙付军，扶春达，刘冉，林鹤洲，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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