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1、第十三章航空发动机中的燃烧,13.1航空发动机燃烧室概述,一、燃烧室的功用,P3=7-32atm P4略有下降 T3=500-750K T4=1150-1850K c3=120-180m/s c4=160-200m/s,主燃烧室的作用把压气机增压后的空气，经过喷油燃烧释放热量，提高温度，然后流向涡轮膨胀作功。（主燃烧室烧完总进气量的大约1/3-1/4） 加力燃烧室作用：经涡轮膨胀后燃烧室燃烧所剩余的氧气再不吃喷油燃烧，提高气流温度，增加作功能力，使喷气发动机增加推力，加力燃烧室一般仅在需要时开动，工作时间较短。 燃烧室和加力燃烧室的功用：把燃油的化学能释放出来转变为热能。是气体的总焓增大，以便
2、提高燃气再涡轮和尾喷管中膨胀做功的能力。（燃油释放能量做功）,可见，燃烧室是动力机械的能量发源地，室发动机中的主要部件之一。 二、燃烧室工作特点 （1） 进口气流速度很大 （2） 燃烧室容积很小（容热强度大） （3） 工作温度高（2500K） （4） 出口气流温度T4受到涡轮叶片的强度的限制，不能过高 （5） 进口参数变化大,因此一个好的燃烧室必须在这些参数变化范围宽广的状态下保证正常工作，至少不能熄火，以便保证发动机能发出推力，飞机能安全飞行。而且，这一任务必须以最小的压力损失、在有限的可用空间里释放出最大的热量、高效低污染地实现，亦即高效、高强度、低污染的实现。,三、对主燃烧室的性能要求
3、1、点火可靠 1）能在进口50范围内实现良好的地面起动 2）高空熄火后能够再点火，保证安全 3）能在8-12km的高度实现可靠点火发动机的点火高度是评定飞机或发动机的一个性能指标，目前达到的高度为8-9km，采取补氧等措施后可达12-13km。提高点火高度，也是目前研究的主要课题。 2.燃烧稳定 要求燃烧室在点燃以后，必须： 1）在规定的全部飞行高度、速度范围内都能稳定燃烧，不被吹熄 2）在a=2-50的范围内能稳定燃烧 3）避免不稳定燃烧（振荡燃烧）,3、燃烧完全 燃烧完全系数：燃烧完全程度室发动机重要的经济指标，用燃烧效率来衡量。 燃烧效率（考虑了散热效应）：热循环效率：,4、出口温度场符
4、合要求燃烧室出口的燃气流向涡轮叶片，考虑到高速旋转的涡轮叶片承受应力已经很大，再加上高温气流的冲击，工作条件十分恶略。于是要求燃烧室出口气流温度场符合涡轮叶片高温强度的要求，不要有局部过热点，以保证涡轮的正常工作和寿命。,燃烧室出口温度分布的衡量指标： 1）燃烧室出口温度分布系数OTDF2)燃烧室出口径向温度分布系数RTDF,出口温度场分布要求： 火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； 沿涡轮进口环形通道的圆周方向，温度尽可能均匀，要求OTDF1.这段的补燃作用就十分明显，其目的是使燃油在此前尽可能烧完全。 补燃段还把在主燃区中由于温度高于2000K发生的离解之燃烧产物重新化合成稳定的产
5、物，将这部分热量重新释放出来。,4、掺混段进气，占25-30%作用：将上游已燃高温气流掺冷、掺均至合理温度分布这部分空气随亦有微弱的补燃作用，但它的主要作用是将上游已然高温气流掺冷、掺均至合理温度分布，达到涡轮可接受的程度。由于燃气温度在此段明显降低，反应几乎不再进行，同时也不会产生离解，燃气成分趋于稳定。在火焰筒中心部分由于旋流器对气流的旋转作用有可能引起中心涡束。他是个高温燃气热核心，也由于他处于中心位置，各类进气孔穿透深度不易达到，因此掺混段有少量引导孔（在孔的火焰筒内边加引套）以便加强进气深度；将中心高温心涡束吹散。,5、冷却火焰筒壁面用气，占35%作用:隔热、吸热冷却由于耐热材料的发展及涡轮冷却技术的改进，使a逐渐减少，T4不断升高，这就要求保护在高温下工作的火焰筒。因此大量采用壁面气膜冷却技术，有引导的并分段接力的将冷却空气沿火焰筒内壁面流动，一则用于隔热，二则用于吸热冷却。从当前大量试验和使用情况看，效果较好。随着航空发动机向高参数（高温高压高速），燃烧室进口和出口温度都有不断提高的趋势，可用于冷却的空气也越少，这将是未来火焰筒设计面临的又一困难问题。,
