整流支板和火焰稳定器的一体化设计加力燃烧室性能的数值模拟

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1、第38卷第5期航空发动机Vo1．38No．52012年l0月Aeroengine0ct．20l2整流支板和火焰稳定器的一体化设计加力燃烧室性能的数值模拟李锋，郭瑞卿，李龙贤，刘涛，徐兴平z，高家春，尚守堂z(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2．中航工业沈阳发动机设计所，沈阳110015)摘要：针对高推重比、高隐身航空发动机的技术需求，提出了1种带气膜冷却的加力内锥、整流支板和火焰稳定器的加力燃烧室一体化设计方法，对一体化加力燃烧室的温升、壁温分布、总压恢复系数、CO排放和燃烧效率分别进行了计算。结果表明：该方法在保证加力燃烧室燃烧性能不变的前

2、提下，能将现有的加力燃烧室长度缩短1／5，并使加力内锥壁温降低33．3。为实现高推重比、高隐身动力技术提供了新的思路和研究方向。关键词：加力燃烧室；整流支板；火焰稳定器；一体化设计；加力内锥；气膜冷却；航空发动机李锋(1966)，男，教授，博士生导师，主要从事航空及冲压发动机燃烧室设NumercialSimulationofCharacteristicsforAftrerburnerwithIntegrated计、红外隐身、推力矢量控制等方向的研FlowPlateandFlameholder究工作。LIFeng，GUORui—qing，LILong—xian，LIUT

3、ao。，XUXing—ping。，基金项目：航空重点基金(2010ZB06)GAOJia—chun2SHANGShou—tang资助(1．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．AVIC收稿日期：2012-02—29ShenyangEngineDesignandKesearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Aimingathighthrustweightratioandhighstealthyaeroengine，theintegrat

4、eddesignofafterburnerwithfilmcoolinginteriorcone，frameplateandflameholderwasconducted．Thetemperaturerise，walltemperaturedistribution，totalpressurerecoverycoefficient，COemissionandcombustionefficiencyofintegratedafterburnerwerecalculated．Thesimulationresultsshowthattheafterburnerlengthco

5、ntracts1／5andinteriorconewalltemperaturedecreases33_3％．Ithelpstoprovideanewwayandmethodforachivingthehighthrustweightratioandhighstealthy．Keywords：afterburner；,flowplate；flameholder；integrationdesign；interiorcone；filmcooling；aeroengine要技术手段，但是传统的加力燃烧室喷油装置和火焰0引言稳定器直接被安置在加力燃烧室主气体流路中，不可新1代

6、的歼击机具有高机动l生和敏捷性，良好隐避免地对堵塞主气流产生堵塞，造成明显的总压损身能力、可操纵和可维护性，能实现超声速巡航等特失，尤其是不开加力时的“冷态”下流阻损失较大，导点。因此，要求其动力系统的航空发动机具有高推重致其耗油率较高，不能长期使用【。将加力燃烧室火比、良好隐身能力，并具有推力矢量功能。对于加力燃焰稳定器与涡轮后整流支板和带气膜冷却的加力内烧室来说，要求其具有更高的内涵进口气流温度和低锥进行一体化设计，可取消传统加力燃烧室火焰稳定的耗油率，在非加力状态下具有较低的流阻损失和较器，大大减小非加力“冷态”下的流阻损失，缩短加力高的推进效率，还需降低红外辐

7、射和加力燃烧室的可燃烧室长度，减少附加质量，提高发动机的推重比。探测性。另外，引外涵空气冷却整流支板和加力内锥，可降低采用加力燃烧室是提高航空发动机推重比的重其壁温，从而降低加力燃烧室的红外辐射强度。该方航空发动机第38卷辍n98堪一笔0．96圉6未冷却的一体化加力图7气膜冷却加力内锥收燃烧室壁温分布壁温分布094表1不同开孔方式对壁温的影响图9不同结构加力燃烧室在加力状态下的总压恢复系数的需要，对整流支板进行了修改造成前段的流阻损失较大，但由于取消了后面的火焰稳定器，使得后段的流阻损失较小，从而使出口总压恢复系数较大。因此，一体化加力燃烧室对提高加