● 摘要
加力燃烧室是航空发动机重要的增推装置。随着推重比提高,整合加力燃烧室各部件功能,减少零件数目,尽可能降低流动损失成为新型加力燃烧室设计的首要目标。支板火焰稳定器是基于涡轮后框架一体化加力燃烧室提出的一种新型火焰稳定器,开展其喷油/稳定一体化研究对降低加力燃烧室流动损失、避免喷油杆结焦、缩短加力燃烧室长度具有重要意义。
本文设计了一种值班/充填喷油杆内置、挡溅/气动雾化相结合的喷油/稳定一体化支板稳定器,并开展了该支板稳定器的冷态流阻、自燃点火和燃烧性能试验研究。
首先,在来流温度750℃~900℃,来流马赫数0.008~0.294的条件下,试验研究了来流马赫数和来流温度对喷油/稳定一体化支板稳定器的冷态流动损失的影响。研究结果表明,在试验范围内,该支板稳定器的总压恢复系数大于0.985,流动损失随着马赫数的增大而增大,来流温度的影响较小。
其次,在来流温度790℃~900℃,来流马赫数0.2,点火油气比为0.004的条件下,初步开展了一体化支板的自燃点火试验研究。结果表明,该支板稳定器在800℃上也可实现成功自燃点火,证明了该喷油/稳定一体化设计思想的可行性。
最后,在来流温度800℃~950℃,来流马赫数0.20条件下,研究了来流温度、油气比对一体化支板稳定器值班供油与充填供油方式的火焰传播角及燃烧效率的影响。火焰传播角采用离子探针法时行测量。研究结果表明,来流温度是该支板稳定器燃烧性能的主要影响因素,随着来流温度升高,火焰传播角增大,燃烧效率升高。
对处于值班供油和充填供油两种状态下的一体化支板进行燃烧性能试验。采用离子探针测量火焰传播角,温升法计算燃烧效率,研究试验段的出口温度分布。
本文研究结果证明了喷油/稳定一体化方案的可行性,为优化一体化设计奠定了基础。
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