加力燃烧室的工作原理 ppt课件
第6章-加力燃烧室.幻灯片课件
沙丘驻涡稳定器：WP6甲、WP13
气动式稳定器：阿塔（法）
WP6发动机加力燃烧室
单排环形 V形稳定器
双排环形 V形稳定器
WP7发动机加力燃烧室
涡喷7乙发动机加力燃烧室
双排径向式 V形稳定器
蒸发式稳定器
喷油杆——J57-F13、WP7乙 喷油圈——WS发动机（分区、分压供油） 针塞式——F100发动机，制造困难，材料好
喷油杆射流式喷嘴供油
分圈分压式供油
6.3 加力燃烧室的基本构件
5、加力燃烧室壳体
➢ 快卸环结构：联接外壁 ➢ 防震屏：采用多孔的波纹板，造成气流的乱反射和气体
阻尼，有效防止加力燃烧室的震荡燃烧。
喷管操纵套管
复燃燃气
加力燃烧室
喷管
可调推进喷口
6.2 加力燃烧室的工作特点和构造要求
1、进口温度高：950～1100K，含氧量低——加力燃烧室需 要足够长的长度；
2、涡轮出口速度高：350～450m/s——扩压器，火焰稳定器 稳定气流；
3、进口气体压力低——预燃室可靠点火； 4、壳体振动，震荡燃烧——要加强刚度； 5、起动迅速、平稳，对其他部件无影响——可调尾喷口； 6、出口温度高，热应力、热变形大——进行冷却，对机舱
第6章-加力燃烧室.
WP6发动机加力燃烧室的组成
6.1概述
➢ 燃烧过程：扩压、燃烧、排气
扩压器内锥顶截去，使截面积骤然增大，并在该处形 成中心回流区；
火焰稳定器后也形成环形回流区；
扩压段燃油逆流喷入燃气；
加力燃油在压力较低的燃气中燃烧，热循环效率较低， 燃烧效率不高。
燃烧室的基本原理及结构
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燃气收集器
❖在分管型和环管型燃烧室中，需要用燃 气收集器（又称燃气过渡段）把火焰简 出口的圆形截面过渡并转变为透平喷嘴 前的扇形截面。
62
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燃气收集器 ❖为了提高燃气收集器的工作可靠性，在
型面变化剧烈的地方，可以局部地开启
一些冷却小孔，使壁面获得冷却保护，
并适当减弱一些这个部位的刚度，以消 除一部分内应力。
02:50:49
燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
39
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燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷 嘴安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
14
02:50:48
燃烧过程和气流的组织
❖燃烧室中气流流动过程的组织 ❖燃烧区中燃料浓度场的组织 ❖燃烧区中可燃混合物的形成与
燃烧
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燃烧室中气流流动过程的组织
❖燃烧区中气流流动过程的组织 ❖混合区中二次掺冷空气与高温燃
气掺混过程的组织 ❖火焰筒壁冷却过程的组织
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02:50:48
7
02:50:48
对燃烧室的基本要求
❖ 点火可靠,燃烧稳定
▪ 在各种工况，包括工况急剧变化的过程（过渡过 程）, 燃烧室应保证稳定燃烧，即不熄火，无燃 烧脉动。
空气过量系数α：燃烧时实际空气量 L与理论上需要的空气量L0的比值， 即α＝L／L0。
8
02:50:48
对燃烧室的基本要求
❖ 燃烧完全
第八章加力燃烧室PPT课件
主燃烧室
80~250 500~800
120~170 (0.2~0.3)
约40 120~200
21% 0.002~0.003
33~2.2 1000~1500 周向分布尽可能均匀分布径向分布 有特殊要求 0.95~0.99
约20
加力燃烧室
20~30 700~1000
350~450 (0.5~0.7) 120~180 250~400 14%~17% 0.002~0.07
• 8.2 加力燃烧室主要部件和工作原理
加力式主要部件：扩压器、供油装置、点火器、 火焰稳定器、防震（隔热）屏和加力室筒体等。
WP13加力燃烧室外形
WP9加力燃烧室立体图
一、扩压器(混合器)
加力燃烧室的扩压器是由中心鼓筒和外壳构成，按面积的 扩压比一般在2左右，其目的是将高速气流减速，并使压力 有所提高，这将有利于组织燃烧和减少阻力。中心鼓筒由 若干个整流支板支承，支板有一定的偏斜度，以扭正涡轮 排气的旋转气流动(整流)，有利于使稳定器截面处的流场 均匀。 加力燃烧室扩压器一般是做成大扩张比和小扩张角，这有 利于减小压力损失，但这要受直径和长度的限制，为了减 小可能产生的气流分离，扩张角一般不宜太大，为了工艺 简单，中心鼓筒或外壳常做成直线截锥形，也有做成特型 曲面的。
复燃加力(reheating):即通过在已燃气中喷燃油， 提高排气温度来增加推力。在地面台架状态，加 力推力较最大状态推力可增加25~50%，在高速或 超音速飞行是增加更多，可达100%以上。对于涡 扇发动机加力推力增加比例更大，地面台架状态 可达70%以上，超音速时可达150%以上。
8.1 加力燃烧室特点及对发动机性能的影响
加力燃烧室点火和主燃烧室点火有类似之处，也是靠 外加点火源先将局部可靠，点火范围宽广。
加力燃烧室原理
Rg T4*
[1
(
P0 P4*
)
kg 1 k g
]
.
.
近似认为： mg mg
则：
R
w5 w5
T4* T4*
*
2、耗油率比
*
C
Ma C
3、加力时发动机尾喷口面积的变化
F5 T4* *
F5
T4*
第二节 加力燃烧室主要部件和工作原理
于组织燃烧 ➢ 加力室中没有转动部件，温度无须过多限制 ➢ 工作状态的变化不悬殊，不会出现过渡状态下的极
度贫油和富油
2、性能要求
➢ 减小流体阻力 ➢ 提高燃烧效率，降低发动机的单位耗油率 ➢ 出口温度场尽可能均匀，以减少推力损失 ➢ 防止振荡燃烧 ➢ 点火和燃烧稳定性好
二、加力燃烧室工作时对发动机性能的影响
A0 D02
单锥稳定器的最佳堵塞比：
opt
1 33.3% 3
（b）V形槽单环稳定器
Ds h
4
D02
4Ds
h D02
opt
1 2
50%
hopt
opt D0 2
4Ds
D02 8Ds
2、常见的稳定器
蒸发式稳定器
气动火焰稳定
沙丘稳定器
第三节 振荡燃烧
一、振荡燃烧的特点和类型
加力式主要部件：扩压器、供油装置、点火器、 火焰稳定器、防震（隔热）屏和加力室筒体等。
一、扩压器(混合器) 二、供油装置
三、点火及点火装置
（a）预燃室点火
（b）热射流点火
（c）催化点火 （d） 高能电嘴电火花点火
燃烧机原理及维护(内部版本)PPT幻灯片课件
燃烧机原理及维护(内部版本)PPT幻灯片课件目录CONTENCT •燃烧机基本原理与构造•燃烧机点火及燃烧过程•燃烧机维护与保养•燃烧机安全与环保要求•案例分析：某型号燃烧机故障处理实例•总结与展望01燃烧机基本原理与构造燃烧机工作原理燃料与空气混合燃烧机通过特定的供气系统将燃料和空气按一定比例混合，形成可燃混合气。
点火与燃烧点火系统点燃混合气，引发燃烧反应，释放大量热能。
热能转换燃烧产生的热能传递给工作介质（如锅炉水、加热空气等），使其升温并输出热能。
01020304供气系统点火系统燃烧室控制系统燃烧机主要构造用于容纳燃烧反应，通常由耐火材料制成，具有良好的耐高温性能。
包括点火电极、高压发生器等，用于点燃混合气。
包括燃料供应装置、空气供应装置和混合装置，用于将燃料和空气按一定比例混合。
用于监控燃烧过程，确保燃烧机安全、稳定运行。
80%80%100%燃料与空气混合过程根据燃烧需求，通过燃料供应装置向燃烧机提供适量的燃料。
空气通过空气供应装置进入燃烧机，与燃料按一定比例混合。
燃料和空气在混合装置内充分混合，形成均匀的可燃混合气。
混合气的质量直接影响燃烧效率和排放性能。
燃料供应空气供应混合过程02燃烧机点火及燃烧过程点火电极点火变压器点火控制器燃气阀点火系统组成与原理产生高压电火花，点燃混合气体。
控制点火电极的放电时间和频率，确保可靠点火。
将低电压转换为高电压，提供给点火电极。
控制燃气流量，确保燃气与空气混合比例适当。
提供燃气与空气混合并燃烧的空间。
燃烧室提供燃烧所需的空气，并控制空气流量。
鼓风机根据燃烧需求调节燃气流量，保持稳定的燃烧状态。
燃气调节器监测燃烧状态，调整燃气和空气流量，确保燃烧效率和安全性。
控制系统燃烧过程及控制检测燃烧室内火焰的存在和稳定性。
火焰探测器熄火保护装置报警系统维护与保养在火焰熄灭或不稳定时切断燃气供应，确保安全。
在出现故障或异常情况时发出警报，提醒操作人员及时处理。
定期清洁燃烧室、更换点火电极等易损件，确保燃烧机正常运行。
加力燃烧室构件
航空工程术语
01 简介
03 基本构件
目录
02 加力燃烧室的作用 04 扩压器
目录
05 混合器
07 供油点火装置
06 火焰稳定器 08 加力燃烧室壳体
发动机在达到最大状态后继续增加推力，叫做发动机加力。飞机在起飞、爬升及军用飞机机动飞行时，需要 更大的推力。发动机加力是短时间内增加推力的最好方法。最为广泛采用的加力方法是在涡轮和尾喷管之间安装 加力燃烧室，进行复燃加力。在以往的超声速飞机上，加力燃烧室是发动机不可缺少的基本部件。
简介
WP6发动机的加力燃烧室由扩压器、预燃室、火焰稳定器、喷嘴和加力输油总管、加力燃烧室壳体等组成 。
加力燃烧室的作用
加力燃烧室的功用是在保持发动机最大转速和涡轮前燃气温度不变的情况下，将燃油喷入涡轮后的燃气流中， 利用燃气中剩余的氧气再次燃烧(在双涵道发动机中，还可从外涵道引入新鲜空气)，以进一步提高燃气温度，增 大喷气速度，达到增加推力的目的。当使用加力时，为了保持涡轮前各部件的最大工作状态不变，就必须同时加 大尾喷口的排气面积，以适应燃气比体积的增加。因此，凡是带有加力燃烧室的发动机都必须有面积可调节的尾 喷口(管)配合工作 。
供加力燃烧室的燃油管道及喷射装置应与火焰稳定器相适应，通常有如下三种安排方式:
燃油经穿过加力燃烧室壳体的燃油总管，进入处在燃气流中并与环形稳定器同心安装的环形输油管，从环形 输油管上周向均布的喷嘴逆燃气流方向喷出；
燃油总管穿过扩压器外壳，经整流支板内腔引入内锥体内，并与位于锥体内的输油圈相联接。燃油经输油圈 上的喷嘴向燃气流中喷出；
火焰稳定器
火焰稳定器的功用是使气流产生紊流，形成回流区，加速混气的形成和加强燃烧过程，稳定火焰和提高完全 燃烧度。
第四章 燃烧室与尾喷管
第4章燃烧室、加力燃烧室和尾喷管Burner and Nozzle第4.1节燃烧的基本知识Basic Knowledge of Burn在空气流中连续不断的喷入燃油，形成火焰，稳定燃烧，必须满足以下两个条件：一、油气比在一定的范围内才能进行燃烧目前航空燃气轮机一般都使用航空煤油作为燃料。
航空煤油在燃烧前由喷咀在高压下将煤油喷成雾状，在空气中蒸发，与空气混合。
煤油与空气的混合比例(油气比)是一个重要的参数。
对一定量的空气来说，喷入的燃油量在燃烧后正好将空气中的氧气完全用完称为理论所需燃油量，实际喷入燃油量与理论所需燃油量之比称为燃料系数用β表示。
对一定量的燃油来说，将燃油完全烧完所需的空气量称为理论所需空气量，实际空气量与理论所需空气量之比称为空气系数或称为余气系数，以α表示。
β<1或α>1表示喷入空气的燃油较少，燃烧后不足以将空气中的氧气燃烧完，这种情况称为贫油；β>1或α<1则表示喷入空气的燃油太多，将空气中的氧气烧完后还有剩余的燃油，这种情况称为富油。
在一定的贫油或富油的范围内(油气比范围内)才能进行燃烧，过于贫油或富油是无法进行燃烧化学反应的。
可以进行燃烧的油气比范围与油气混合后的混气压力和温度有极大的关系。
二、火焰周围气流速度必须低于火焰传播速度β=1的均匀混气在常温常压下火焰的传播速度远低于1m/s，在紊流的气流中，火焰传播速度有所提高，能达到每秒数米或十多米，这与气流的紊流度有很大的关系。
要使火焰能稳定燃烧，它周围的气流速度必须低于火焰传播速度。
第4.2节主燃烧室Burner主燃烧室是航空燃气轮机的主要部件之一，它介于压气机与涡轮之间，压气机出口的气流进入燃烧室，在其中喷入燃油进行燃烧，成为高温燃气进入涡轮。
然而，压气机出口的气流速度一般在150m/s左右，在这样高速的气流里是无法稳定火焰进行燃烧的。
此外，受涡轮材料耐热性的限制，燃烧室出口的燃气温度一般在1200～1700K范围内，相当于燃料系数β大约在0.25～0.4范围内。
加力燃烧室的工作原理 ppt课件
7
燃烧室熄火特性
熄火特性：在混合气初温、初压一定时，稳定燃 烧范围随燃烧室进口气流速度的变化 关系。
b f (c3)
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8
燃烧室熄火特性
ppt课件
9
燃烧室熄火特性
ppt课件
10
燃烧室的流阻特性
燃烧室的流阻特性：指在燃烧室中因流动及燃烧
过程所带来的压力损失对燃
烧室性能的影响规律。 造成燃烧室总压损失的主要原因：
燃烧室的使用特性
2、发动机工作时，易导致燃烧室熄火的条件 (1)高空猛收油门或收油门断加力时，易造成贫油熄火；
(2)高空小速度飞行，操纵飞机的动作过猛，易造成富油 熄火；
(3)当压气机或超声速进气道发动机发生失速、喘振等不 稳定现象时，易造成富油熄火；
(4)当飞机发射武器或编队飞行时，混合气含氧量较少，
1+L0
(α－1) L0
b bL0
h4*a h3*a Hf
H4 H0
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4
燃烧室效率特性
2、典型的燃烧效率特性
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5
燃烧室效率特性
(1)α < α最佳
ut↓ →部分燃料来不及燃烧→ ηb ↓
α ↓↓ →燃烧速度 ↓，发热量↓，燃油蒸发吸热，头部燃 烧区温度↓→燃烧速度↓↓→ ηb ↓↓
(2)α > α最佳
α 过量空气供入,冲淡混合气，补燃作用差→ ηb ↓。 α 过分贫油，雾化质量↓，燃烧速度↓，ηb ↓↓ 。
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6
燃烧室效率特性
(3)p3 ↓
p3 ↓ → m a↓ → m f ↓(α一定) →雾化质量→ηb↓
(4) T3↑ 混合气形成快，ut ↑ → ηb ↑。
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燃烧室的使用特性
（3）发动机转速变化时，稳定燃烧范围变化的情形
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燃烧室的使用特性
* C
,T3
p3
n m a , m f 雾化质量 ut
贫油极限 稳定燃烧 富油极限稍 范围增大
m a , c3 局部气流速度ppt课件
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1+L0
(α－1) L0
b bL0
h4*a h3*a Hf
H4 H0
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燃烧室效率特性
2、典型的燃烧效率特性
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燃烧室效率特性
(1)α < α最佳
ut↓ →部分燃料来不及燃烧→ ηb ↓
α ↓↓ →燃烧速度 ↓，发热量↓，燃油蒸发吸热，头部燃 烧区温度↓→燃烧速度↓↓→ ηb ↓↓
变化量不大，但进口压力p的pt课变件 化较大。
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加力燃烧室的工作原理
2、对加力燃烧室的要求 （1）减小流体阻力 （2）提高燃烧效率，降低发动机的耗油率 （3）出口流场均匀，以减小推力损失 （4）点火和燃烧稳定性好 （5）防止振荡燃烧的发生
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加力燃烧室的工作过程
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加力燃烧室的工作原理
(2)α > α最佳
α 过量空气供入,冲淡混合气，补燃作用差→ ηb ↓。 α 过分贫油，雾化质量↓，燃烧速度↓，ηb ↓↓ 。
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燃烧室效率特性
(3)p3 ↓
p3 ↓ → m a↓ → m f ↓(α一定) →雾化质量→ηb↓
(4) T3↑ 混合气形成快，ut ↑ → ηb ↑。
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V形火焰稳定器
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蒸发式火焰稳定器
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气动式火焰稳定器
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沙丘驻涡火焰稳定器
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振荡燃烧概述
1、振荡燃烧类型
①高频：200~3000Hz , 10%<Δp/p0<20% 尖叫啸声，颤振筒体过热。
②中频：30~200Hz, Δp/p0 ≥20% 低频：20~30Hz
（1）减小加力燃烧室初始压力振幅 （2）改善火焰稳定器设计 （3）防振屏来吸收压力脉动振荡能量 （4）改善燃油匹配，燃油分布最优化
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防振屏
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燃烧室熄火特性
熄火特性：在混合气初温、初压一定时，稳定燃 烧范围随燃烧室进口气流速度的变化 关系。
b f (c3)
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燃烧室熄火特性
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燃烧室熄火特性
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燃烧室的流阻特性
燃烧室的流阻特性：指在燃烧室中因流动及燃烧
过程所带来的压力损失对燃
烧室性能的影响规律。 造成燃烧室总压损失的主要原因：
燃烧室的使用特性
2、发动机工作时，易导致燃烧室熄火的条件 (1)高空猛收油门或收油门断加力时，易造成贫油熄火；
(2)高空小速度飞行，操纵飞机的动作过猛，易造成富油 熄火；
(3)当压气机或超声速进气道发动机发生失速、喘振等不 稳定现象时，易造成富油熄火；
(4)当飞机发射武器或编队飞行时，混合气含氧量较少，
加力燃烧室工作过程包括以下几个方面：
1、气流经扩压器减速
2、供油 3、点火
（1）预混室点火
（2）热射流
（3）催化点火
（4）高能电嘴点火 ppt课件
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热射流点火
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催化点火
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加力燃烧室的工作原理
4、稳定燃烧 （1）V形火焰稳定器 （2）蒸发式火焰稳定器 （3）气动式火焰稳定器
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燃烧室的使用特性
H
T3 p3 m a , m f
雾化质量差 燃烧速度 稳定燃烧范围ppt课件14
燃烧室的使用特性
（2）飞行速度变化时，稳定燃烧范围变化的情形
V
* T3
m a , m f
p3
雾化质量变差 稳定燃烧范围
1、扩压流阻损失
2、表面缝隙和小孔的摩擦损失
3、回流、紊流和掺混时的摩擦损失
4、热阻损失
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燃烧室的使用特性
n
V
H
p3*
T3*
c3
m
f
b
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燃烧室的使用特性
1、燃烧室稳定工作范围随发动机工作条件的变化规律 （1）飞行高度变化时，稳定燃烧范围变化的情形
嗡鸣声—滚雷。燃烧不稳定，转速摆动。
③间歇振荡：无节拍，Δp/p0 ≥50%~100%
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振荡燃烧概述
2、产生振荡燃烧的原因 （1）发动机转速引起的燃烧室振荡 （2）旋涡脱落引起的燃烧振荡 （3）供油脉动引起燃烧室振荡 （4）燃烧本身引起的脉动
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振荡燃烧概述
3、防止振荡燃烧的措施
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燃烧室效率特性
1、燃烧效率的计算
h3* m a
h3* f
m f
m fb H f
m g
h
* 4
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燃烧室效率特性
b m g
h4*g h0g
m a h3*a h0a m f H f
m f
h*f h0 f
燃气
纯燃气
纯空气
1+αL0
燃烧室工作特性
燃烧室工作特性：指燃烧室性能随进口气流参数 （压力、温度、流速和空气流 量等）以及余气系数之间的变 化规律。
燃烧室工作特性主要有三方面内容： 燃烧效率特性、熄火特性和流阻特性。
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燃烧室效率特性
燃烧效率特性：指燃烧效率与燃烧室余气系数之 间的关系，
b f ()
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无法保证正常燃烧。
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加力燃烧室的工作原理
1、加力燃烧室工作条件的特点
（1）加力燃烧室进口气流的总温高、总压低、 气流速度大。
（2）进入燃烧室的气流含氧量低、惰性成分 增加、不利于组织稳定的燃烧。
（3）出口气流温度不受过多限制，余气系数 可以比较小。
（4）在整个飞行范围内进口气流速度和温度