航空燃气涡轮发动机构造 第3章 燃烧室

3.2燃烧室构造-环形
民航所使用的涡轮风扇发动机大多 采用环形燃烧室
环形燃烧室分类：
直流环形燃烧室THROUGH-FLOW ANNULAR
COMBUSTOR
折流环形燃烧室REFLECTION-FLOW ANNULAR
COMBUST
回流环形燃烧室REVERSE-FLOW COMBUSTOR
3.3燃烧室的构造
2.全环形燃烧室❖Staged Combustor-分级燃烧室
3.3.2 折流环形燃烧室
由燃烧室外 套、火焰筒 内壳、封气 套筒、供油 管以及甩油 盘等组成， 充分利用了 空间尺寸， 缩短转子支 点间的距离
Reflection-flow annular combustor used in F100 engine
Gas Turbine
Aero-engine
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第3章 燃烧室
第三章 燃烧室COMBUSTION SYSTEM
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3.1 概述及对燃烧室的基本要求 3.2 燃烧室的基本结构形式 3.3 燃烧室的结构 3.4 燃烧室基本构件的结构
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3.1 概述及要求
火焰筒上进气孔的 大小，形状，数量 和分布取决于组织 燃烧的需要的涡轮 前燃气温度的要求
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
(3)突然扩张式扩压器 长度最短,燃烧室出口较少 受压气机出口流场变化干 扰,总压损失最大
Dump diffusion of F100 engine
3.4.2 火焰筒FLAME TUBE(LINER) Combustin chamber
3.2燃烧室构造-联管
优点：保持了分管燃烧室的一些优点，试验、修 正容易，检查、拆装比较方便； 环形面积利用率提高，能够与轴流式压气 机平滑衔接
缺点：重量仍然较大，结构比较复杂
3.2燃烧室构造-环形
❖ 环形燃烧室：在燃烧 室的内外壳体之间安 装了一个由共同的火 焰筒内外壁组成环形 燃烧区和掺混区
3.4燃烧室基本构件的结构
火焰筒是整体式环形燃烧室，火焰筒头部装有20 个旋流喷嘴以混合空气和燃油。燃烧室机匣形成 了压气机前静子和低压涡轮静子之间的结构连接。 高压涡轮衬环（shroud）和第一级低压涡轮喷嘴 环位于燃烧室机匣后端里面，并形成核心机和低 压涡轮组件之间的界面。
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
3.4燃烧室基本构件的结构
扩压器
功用:降低从压气机流出的气流速度,以利于组织燃烧 设计要求:减小损失；可靠承力
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
(1)一级扩压的扩压器:
压力均匀增加,总压损失小,流场均匀
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
3.4燃烧室基本构件的结构-扩压器
(2)二级扩压的扩压器: 扩压气进出口面积相差 大时,可缩短扩压器长度
3.3.3 回流环形燃烧室
3.3.3 回流环形燃烧室
高压气体经过两次折转再注 入涡轮，回流燃烧室使得压 气机和涡轮的轴向长度大大 缩短，短轴连接，缩短发动 机长度，减轻重量；提高临
界转速；通路长，油气 混合均匀，减少排气污 染，降低发烟度。
3.4燃烧室基本构件的结构
3.4燃烧室基本构件的结构
3.3.1直流环形燃烧室
一、带单独头部的环形燃烧室 在环形燃烧室头部作成多个类
似联管燃烧室火焰筒的头部结构 ,在单独的头部后面在转接成环 形的掺混区
1.直流环形燃烧室
带20个单独头部的环形燃烧室，在头部涡流 器中央装喷嘴，头部与外壁焊成一体
1.直流环形燃烧室
涡桨5发动机带单独 头部的环形燃烧室， 由扩压器壳体，燃烧 室外套，火焰筒，工 作喷嘴，起动点火器 组成
燃烧室基本类型： ❖分管燃烧室Multiple combustion chambers ❖联（环）管燃烧室Tubo-Annular Chamber ❖环形燃烧室Annular Chamber
3.2燃烧室构造-分管
❖ 分管燃烧室：每 一个管式火焰筒 外围都包有一个 单独的外壳，构 成一个分管，分 管间利用传焰管 相连，现已基本 不用
燃烧室功用： 保证在各种工作状态下，将燃料的化学能转 化为热能
对燃烧室基本要求: 点火可靠,燃烧稳定、完全 出口温度场均匀 足够的强度和刚度,冷却良好、热补偿可靠 尺寸小、重量轻 结构简单、维护性好
3.1 概述及要求
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3.2燃烧室构造
3.4.2 火焰筒FLAME TUBE(LINER) Combustin chamber
3.4.2 火焰筒FLAME TUBE(LINER) Combustin chamber
3.4.2 火焰筒FLAME TUBE(LINER) Combustin chamber
3.4.2 火焰筒-火焰筒冷却方法
2.全环形燃烧室
由两个机械加工的环筒组成，采用先进的气膜冷却技 术，无材料搭接，无焊接接头，避免应力集中和热点， 能够减少裂缝，延长燃烧室寿命
2.全环形燃烧室- Single Annular Combustor
CFM56
普惠F119发动机
2.全环形燃烧室
2.全环形燃烧室
2.全环形燃烧室 Double Annular Combustor
3.2燃烧室构造-分管
3.2燃烧室构造-分管
3.2燃烧室构造-分管
优点:试验、修正容易 检查、维护更换方便 与离心式压气机配合比较协调
缺点：环形面积利用率低、气流速度大； 总压损失大 启动性能差 冷却空气量大 出口温度场分布不均匀 重量大
3.2燃烧室构造-联管
❖ 联管燃烧室： 多个火焰筒装 在同一个壳体 间，各个火焰 筒燃烧区间用 联焰管连接
3.2燃烧室构造来自百度文库联管
冷却空气由小孔进入 形成气膜冷却火焰筒头部 内壁面，降低壁面温度， 以免积炭。
3.2燃烧室构造-联管
3.2燃烧室构造-联管
联焰管根部由于易形成涡流，因此最易烧毁，所以在 其下部设计一个引冷却空气进入根部的风斗。
3.2燃烧室构造-联管
3.2燃烧室构造-联管
由9个火焰筒组成，每个火焰 筒带有一个双路燃油喷嘴，在 位于4点和8点钟（图中4和7 号）位置的火焰筒上安装有点 火装置