一種分配式部分預混噴注裝置及燃燒室，所述的噴注裝置包括氫入口管(1)、氫分配裝置(2)、至少兩個氫噴嘴(3)以及與氫噴嘴數量一致的預混管(5)；氫分配裝置(2)為首尾相接的中心帶腔體結構，氫入口管(1)與氫分配裝置(2)的內腔連通，氫噴嘴(3)沿氫分配裝置(2)內腔軸線均布安裝且貫穿連通；預混管(5)包括直筒段和擴口段；直筒段套在氫噴嘴(3)外部且通過支撐片(4)保證二者同軸分布且二者之間形成一個空氣環腔，擴口段伸出氫噴嘴，從氫噴嘴噴出的氫氣與從空氣環腔進入的空氣在擴口段進行預混。

技術領域

本發明涉及一種分配式部分預混噴注裝置及燃燒室，可用于航空航天、熱能工程、燃燒技術領域。

背景技術

預冷渦噴發動機是在傳統渦噴發動機的基礎上增加來流空氣預冷卻系統，同時將煤油等復雜組分燃料替換為高比熱、小分子量的氫燃料的新型循環發動機概念。該新型發動機可作為超聲速、高超聲速巡航導彈的動力系統，也可作為高速偵察機、遠程攻擊機的動力系統，同時還是軌道飛行器第一級的理想動力系統，具有很大的性能優勢和寬廣的應用前景。

主燃燒室是預冷渦噴發動機的最重要的組件之一，具有傳熱損失大及燃燒駐留時間短等特點，只有設計合理的噴注裝置，才能保證可靠點火和高效燃燒要求。傳統渦噴發動機燃燒室采用蒸發管結構，煤油通過輸油管進入蒸發管內部，保證其可以充分吸熱蒸發并與管內空氣摻混，便于點火。在預冷渦噴發動機中，液氫經預冷器冷卻來流空氣后，溫度高達220K左右，密度非常小，與煤油相比，體積流量明顯增加，傳統的設計結構難以滿足工作要求。當煤油替換為氣氫后，噴射速度明顯增加，與傳統渦噴發動機相比，可靠點火和穩定燃燒變得尤其困難。

發明內容

本發明的技術解決問題是：本發明的目的在于提供一種分配式部分預混噴注裝置及燃燒室，易于實現可靠點火和穩定燃燒，其結構簡單，工作穩定可靠。

本發明的技術解決方案是：一種分配式部分預混噴注裝置，包括氫入口管、氫分配裝置、至少兩個氫噴嘴以及與氫噴嘴數量一致的預混管；

氫分配裝置為首尾相接的中心帶腔體結構，氫入口管與氫分配裝置的內腔連通，氫噴嘴沿氫分配裝置內腔軸線均布安裝且貫穿連通；預混管包括直筒段和擴口段；直筒段套在氫噴嘴外部且通過支撐片保證二者同軸分布且二者之間形成一個空氣環腔，擴口段伸出氫噴嘴，從氫噴嘴噴出的氫氣與從空氣環腔進入的空氣在擴口段進行預混。

進一步的，每個氫噴嘴朝氫分配裝置中心傾斜，氫噴嘴軸線與氫分配裝置中心軸線方向夾角5°-10°。

進一步的，空氣環腔的截面面積與氫噴嘴截面面積之比3-3.5。

進一步的，預混管的擴口段與預混管直筒段軸線之間的夾角為7°-9°。

進一步的，氫分配裝置為封閉的環形腔，環形腔為等截面或者變截面腔體。

進一步的，當氫分配裝置內腔為變截面時，從氫入口管處開始沿兩側截面面積逐漸增大。

一種分配式預混燃燒室，包括所述的分配式部分預混噴注裝置、火焰筒內殼、火焰筒外殼、火焰筒端蓋、軸套以及外機匣；

火焰筒內殼、火焰筒外殼、火焰筒端蓋構成燃燒室的燃燒區，分配式部分預混噴注裝置中的氫分配裝置固定在火焰筒外殼上，并通過設置在火焰筒外殼上的孔與氫噴嘴貫穿連通；預混管的上端固定在火焰筒外殼的內壁上；外機匣、軸套分別與火焰筒外殼、火焰筒內殼之間形成空氣流道，火焰筒內殼、火焰筒外殼側壁上設置用于冷卻和補燃的孔陣；空氣通過空氣流道經孔陣進入燃燒區。

進一步的，孔陣中的孔從靠近火焰筒端蓋向上逐排分布、相鄰兩排交錯排布且盡可能的遍布整個燃燒區；火焰筒內殼上孔陣的孔徑靠近兩端部分的孔徑小于中間部分的孔徑；火焰筒外殼上孔陣靠近燃燒區出口部分的孔徑大于其他部分的孔徑。

進一步的，孔陣中與燃燒區出口最遠的一排孔的位置距離火焰筒端蓋距離為8-8.5mm。