一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要涉及航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動機(jī)，燃燒室進(jìn)口空氣流速很高，一般在120 - 200m/s，對于燃燒室來說，如此高的氣流速度是無法保證燃燒室在有限長度內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、完全燃燒的，因此，需要通過擴(kuò)壓器降低空氣流速，為在燃燒室內(nèi)組織燃燒做準(zhǔn)備。擴(kuò)壓器的主要作用是將燃燒室進(jìn)口的高速氣流的速度降低，為火焰筒內(nèi)油氣混合物的燃燒提供了一個(gè)穩(wěn)定、均勻的進(jìn)口流場。隨著發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，燃燒室進(jìn)口空氣馬赫數(shù)不斷提高。為保證擴(kuò)壓器出口的氣流速度和擴(kuò)壓器長度不變，只能增加擴(kuò)壓器的擴(kuò)張角。這樣帶來的結(jié)果是:擴(kuò)壓器內(nèi)、外壁面附近的氣流會發(fā)生明顯的分離。氣流分離使得擴(kuò)壓器的總壓損失增大，同時(shí)擴(kuò)壓器出口的氣流發(fā)生畸變。擴(kuò)壓器的總壓損失增加降低了發(fā)動機(jī)的性能，擴(kuò)壓器出口的氣流發(fā)生畸變影響了燃燒室出口溫度場質(zhì)量，這在擴(kuò)壓器的設(shè)計(jì)上是不能接受的。因此，現(xiàn)在亟需解決的技術(shù)問題是如何設(shè)計(jì)出一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，既能滿足燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)增加的要求，又不會出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象，同時(shí)總壓損失還要盡可能的小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、既能滿足燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)增加的設(shè)計(jì)要求，又能不出現(xiàn)氣流分離現(xiàn)象的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器。
[0004]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，用于降低航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室進(jìn)口的氣流速度和總壓損失，包括擴(kuò)壓器本體、外壁分流片、內(nèi)壁分流片，其中，外壁分流片設(shè)置于擴(kuò)壓器本體的外壁面氣流分離的位置，內(nèi)壁分流片設(shè)置于擴(kuò)壓器本體的內(nèi)壁面氣流分離的位置，擴(kuò)壓器本體具有預(yù)定的擴(kuò)壓面積比，擴(kuò)壓器本體的擴(kuò)壓面積比根據(jù)燃燒室進(jìn)口的空氣馬赫數(shù)而確定，擴(kuò)壓器本體的擴(kuò)壓面積比根據(jù)燃燒室進(jìn)口的空氣流速增大而增大。燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷提高，要求燃燒室進(jìn)口空氣速度不斷提高，燃燒室進(jìn)口空氣量明顯增大，在不改變擴(kuò)壓器的長度和擴(kuò)壓器出口的氣流速度的前提下，保障燃燒室能夠有充分的空氣以及適應(yīng)的空氣壓強(qiáng)和速度，只能將擴(kuò)壓器本體的擴(kuò)壓面積比設(shè)置成大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比。擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比的數(shù)值是根據(jù)燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)決定的。
[0005]上述方案中優(yōu)選的是，外壁分流片的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。外壁分流片設(shè)計(jì)為流路擴(kuò)張的流線型是減小空氣流在擴(kuò)壓器本體內(nèi)受到的阻力，減少流速損失。
[0006]上述任一方案中優(yōu)選的是，內(nèi)壁分流片的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。內(nèi)壁分流片設(shè)計(jì)為流路擴(kuò)張的流線型的效果與外壁分流片設(shè)計(jì)成流路擴(kuò)張的流線型的的作用是相同的，同樣是減小空氣在擴(kuò)壓器本體內(nèi)受到的阻力，減少流速損失。
[0007]上述任一方案中優(yōu)選的是，外壁分流片與所述內(nèi)壁分流片的個(gè)數(shù)相同。保障氣流銜接的順暢，避免氣流在由擴(kuò)壓器內(nèi)壁向擴(kuò)壓器外壁流動過程中氣流速度不均勻，產(chǎn)生氣流畸形的現(xiàn)象對燃燒室的燃料燃燒造成影響。
[0008]上述任一方案中優(yōu)選的是，外壁分流片的個(gè)數(shù)為燃燒室噴嘴個(gè)數(shù)的整數(shù)倍。
[0009]本發(fā)明所提供的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的有益效果在于，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，通過在擴(kuò)壓器本體的外壁設(shè)置外分流片，內(nèi)壁面設(shè)置內(nèi)分流片，使得擴(kuò)壓器本體的擴(kuò)壓面積比大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比，在滿足了燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷增加的設(shè)計(jì)需求的同時(shí)，又不會在擴(kuò)壓器壁面出現(xiàn)氣流分離，還減小了擴(kuò)壓器總壓損失，裝置穩(wěn)定性高，安全可
A+-.與巨O
【附圖說明】
[0010]圖1是按照本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是按照本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的圖1所示實(shí)施例的外壁分流片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是按照本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的圖1所示實(shí)施例的內(nèi)壁分流片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖標(biāo)記:
[0014]1-擴(kuò)壓器本體、2-外壁分流片、3-內(nèi)壁分流片。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了更好地理解按照本發(fā)明方案的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的一優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步闡述說明。
[0016]如圖1-圖3所示，本發(fā)明提供的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，用于降低航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室進(jìn)口的氣流速度，包括擴(kuò)壓器本體1、外壁分流片2、內(nèi)壁分流片3，其中，外壁分流片2設(shè)置于擴(kuò)壓器本體I的外壁面，內(nèi)壁分流片3設(shè)置于擴(kuò)壓器本體I的內(nèi)壁面，擴(kuò)壓器本體I的擴(kuò)壓面積比根據(jù)燃燒室進(jìn)口的空氣馬赫數(shù)而確定，擴(kuò)壓器本體I的擴(kuò)壓面積比根據(jù)燃燒室進(jìn)口的空氣流速提高而增大，大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比。外壁分流片2的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。內(nèi)壁分流片3的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。外壁分流片2與所述內(nèi)壁分流片3的個(gè)數(shù)相同。外壁分流片2的個(gè)數(shù)為燃燒室噴嘴個(gè)數(shù)的整數(shù)倍。
[0017]在發(fā)動機(jī)中，燃燒室進(jìn)口空氣流速很高，一般在120 - 200m/s，對于燃燒室來說，如此高的氣流速度是無法保證燃燒室在有限長度內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、完全燃燒的，因此，需要通過擴(kuò)壓器降低空氣流速，為在燃燒室內(nèi)組織燃燒做準(zhǔn)備。擴(kuò)壓器的主要作用是將燃燒室進(jìn)口的高速氣流的速度降低，為火焰筒內(nèi)油氣混合物的燃燒提供了一個(gè)穩(wěn)定、均勻的進(jìn)口流場。隨著發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷提高。本發(fā)明提供的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器通過在擴(kuò)壓器本體I的外壁設(shè)置外分流片2，在擴(kuò)壓器本體I的內(nèi)壁面設(shè)置內(nèi)分流片3，使得擴(kuò)壓器本體I的擴(kuò)壓面積比大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比，在滿足了燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷增加的設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，即保證了擴(kuò)壓器本體I的出口處的氣流不發(fā)生畸變，又保證了擴(kuò)壓器本體I的內(nèi)外壁面不會出現(xiàn)氣流分離，有效的減小了擴(kuò)壓器總壓損失，提高了發(fā)動機(jī)的性能。其中，擴(kuò)壓器本體I上的內(nèi)壁分流片3與外壁分流片2的數(shù)量相等，且在角向位置是一一對應(yīng)的。氣流經(jīng)擴(kuò)壓器本體I的前段進(jìn)行第一次擴(kuò)壓后，再分別經(jīng)擴(kuò)壓器本體I的后段、內(nèi)壁分流片3和外壁分流片2進(jìn)行第二次擴(kuò)壓，進(jìn)一步降低了燃燒室進(jìn)口氣流的速度。所采用的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器比現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器多了一次擴(kuò)壓過程，故采用的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比要大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比。這樣采用大擴(kuò)壓面積比的擴(kuò)壓器本體I將能很好的適應(yīng)燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷增加的設(shè)計(jì)要求，既不會在外壁分流片2之間發(fā)生氣流分離，也不會在內(nèi)壁分流片3之間發(fā)生氣流分離，更不會由于氣流馬赫數(shù)過大使擴(kuò)壓器本體I出口處的氣流發(fā)生畸變從而降低發(fā)動機(jī)的性能。
[0018]在具體使用本發(fā)明提供的一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的過程中，大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器本體I的擴(kuò)壓面積比大于現(xiàn)用的常規(guī)擴(kuò)壓器。在某型飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)燃燒室進(jìn)口空氣的馬赫數(shù)一般在0.27-0.29之間，相應(yīng)的擴(kuò)壓器擴(kuò)壓面積比為約為1.2-1.3，為了提高該型飛機(jī)發(fā)動機(jī)的性能，將燃燒室進(jìn)口空氣馬赫數(shù)將增大到0.34以上，在不改變擴(kuò)壓器出口的氣流速度和擴(kuò)壓器長度以及避免氣流畸形的前提下，就須將擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比增大到1.6以上，以減少擴(kuò)壓器的總壓損失。在大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的外壁面布置若干個(gè)外壁分流片2，位于大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器本體I在外壁面氣流分離的位置，使其經(jīng)過該位置的氣流從夕卜壁分流片2之間的空間通過，該部分氣流在此空間內(nèi)速度降低較慢，氣流分離減少。外壁分流片2前段的空間逐漸增大，氣流在該部分?jǐn)U壓降速，外壁分流片2后段為流路擴(kuò)張的流線型，在進(jìn)行擴(kuò)壓的同時(shí)還能減少氣流尾跡影響。在大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的內(nèi)壁面布置若干個(gè)內(nèi)壁分流片3，位于大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器本體I在內(nèi)壁面氣流分離的位置，使其經(jīng)過該位置的氣流從內(nèi)壁分流片3之間的空間通過，該部分氣流在此空間內(nèi)速度降低較慢，氣流分離減少。內(nèi)壁分流片3前段的空間逐漸增大，氣流在該部分?jǐn)U壓降速，內(nèi)壁分流片3后段為流路擴(kuò)張的流線型，在進(jìn)行擴(kuò)壓的同時(shí)還能減少氣流尾跡影響。
[0019]本發(fā)明提供的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器的外壁面和內(nèi)壁面布置的外壁分流片2和內(nèi)壁分流片3之間的空間形狀與常規(guī)擴(kuò)壓器相同。另外，擴(kuò)壓器本體I的外壁分流片2和擴(kuò)壓器本體I的內(nèi)壁分流片3的個(gè)數(shù)應(yīng)相同，且為燃燒室噴嘴個(gè)數(shù)的整數(shù)倍。某型飛機(jī)的燃燒室有16個(gè)噴嘴，其擴(kuò)壓器本體I上的外壁分流片2和擴(kuò)壓器本體I上的擴(kuò)壓器內(nèi)壁分流片3的個(gè)數(shù)為16個(gè)。另一型號的飛機(jī)的燃燒室有16個(gè)噴嘴，其擴(kuò)壓器本體I上的外壁分流片2和擴(kuò)壓器本體I上的擴(kuò)壓器內(nèi)壁分流片3的個(gè)數(shù)為32個(gè)。除此之外的某型飛機(jī)的燃燒室有16個(gè)噴嘴，其擴(kuò)壓器本體I上的外壁分流片2和擴(kuò)壓器本體I上的擴(kuò)壓器內(nèi)壁分流片3的個(gè)數(shù)為48個(gè)。
[0020]以上結(jié)合本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器具體實(shí)施例做了詳細(xì)描述，但并非是對本發(fā)明的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改均屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍，還需要說明的是，按照本發(fā)明的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器技術(shù)方案的范疇包括上述各部分之間的任意組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，用于降低航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室進(jìn)口的氣流速度和總壓損失，其特征在于，包括擴(kuò)壓器本體(I)、外壁分流片(2)、內(nèi)壁分流片(3)，其中，外壁分流片(2)設(shè)置于擴(kuò)壓器本體(I)的外壁面氣流分離的位置，內(nèi)壁分流片(3)設(shè)置于擴(kuò)壓器本體(I)的內(nèi)壁面氣流分離的位置，擴(kuò)壓器本體(I)具有預(yù)定的擴(kuò)壓面積比。2.如權(quán)利要求1所述的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，其特征在于:所述外壁分流片(2)的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。3.如權(quán)利要求1所述的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，其特征在于:所述內(nèi)壁分流片(3)的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。4.如權(quán)利要求2或3所述的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，其特征在于:所述外壁分流片(2)與所述內(nèi)壁分流片(3)的個(gè)數(shù)相同。5.如權(quán)利要求4所述的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，其特征在于:所述外壁分流片(2)的個(gè)數(shù)為燃燒室噴嘴個(gè)數(shù)的整數(shù)倍。
【專利摘要】一種大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器，涉及航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器由擴(kuò)壓器本體、外壁分流片、內(nèi)壁分流片組成，外壁分流片設(shè)置于擴(kuò)壓器本體的外壁面，內(nèi)壁分流片設(shè)置于擴(kuò)壓器本體的內(nèi)壁面。外壁分流片與內(nèi)壁分流片的個(gè)數(shù)相等且外壁分流片與內(nèi)壁分流片的前段和后段均為流路擴(kuò)張的流線型。本發(fā)明提供的大擴(kuò)張比擴(kuò)壓器通過在擴(kuò)壓器本體的外壁設(shè)置外分流片，內(nèi)壁面設(shè)置內(nèi)分流片，使得擴(kuò)壓器本體的擴(kuò)壓面積比大于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓面積比，在滿足了燃燒室進(jìn)口馬赫數(shù)不斷增加的設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，又避免在擴(kuò)壓器壁面出現(xiàn)氣流分離，還減小了擴(kuò)壓器總壓損失，裝置穩(wěn)定性高，安全可靠。
【IPC分類】F23R3/26
【公開號】CN105114982
【申請?zhí)枴緾N201510586455
【發(fā)明人】萬斌, 刁瑤朋, 程明, 張成凱
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月15日