高能大穿透火舌火炬式点火器的制作方法

1.本发明涉及火炬式点火器，具体涉及一种产生高能大穿透火舌的火炬式点火器。


背景技术：

2.主燃烧室的点火性能是航空发动机的关键指标之一，特别是主燃烧室高空点火性能对于航空发动机尤为关键，直接影响发动机的功能实现和使用安全。主燃烧室点火是一个复杂的物理化学过程，受多种因素的影响。一般的，主燃烧室进口气流温度越高、压力越高、速度越低越有利于点火，电嘴电火花(或点火火舌)能量越高、穿透越深越有利于点火。
3.当航空发动机空中意外熄火进行空中风车再起动时，主燃烧室进口气流处于低压低温高速的不利于点燃的状态，同时主喷嘴供油量小、油压低、燃油雾化差，进一步恶化了点火环境，尤其是对于采用单油路空气雾化喷嘴结构的主燃烧室，其低气动力、低油压导致的燃油雾化质量差的特点，对其点火性能影响将是更为显著的。点火环境的恶劣，带来了对点火能量和穿透深度需求的剧增，一般的高能电嘴产生的电火花不一定能满足高能大穿透的需求，而超高能电嘴又会对点火器件等部件提出难以实现的严苛要求。需进一步探索其他可能的技术途径，以改善主燃烧室的高空点火性能，确保航空发动机高空点火功能实现和使用安全。
4.公开号为cn110552815a的专利公开了一种气氧_煤油富燃火炬式电点火器，该点火器包括燃烧室，燃烧室一端设有头部壳体，头部壳体一端设有点火花塞，头部壳体侧面设有环形的煤油集液腔，燃烧室另一端设有喉部壳体，喉部壳体一端设有燃气导管，燃烧室侧面设有环形的气氧集气腔，气氧集气腔上设有氧气导管。该点火器通过煤油和氧气分别从煤油集液腔、气氧集气腔喷入燃烧室形成直角互击喷注，使掺混均匀，避免因混合不均导致的局部烧蚀。但该点火器结构复杂，燃烧室、头部壳体、喉部壳体等每一零部件均有较多的装配面，而且需要依赖燃烧室内燃烧产生的高压才能使喉部喷出火舌，燃烧室的工作情况严苛，因此过多的装配面密封造成成本高昂，且损耗量较大。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高能大穿透火舌火炬式点火器。
6.本发明通过以下技术方案得以实现。
7.本发明提供的高能大穿透火舌火炬式点火器，包括电嘴、启动喷嘴、壳体和设于壳体内的导流板，所述电嘴、启动喷嘴设于壳体的上部；所述导流板为流线型，导流板下端与壳体下壁面接触，导流板后侧与壳体内壁之间形成进气通道，进气通道向上逐渐变大，进气通道下部开有进气孔，导流板前部形成有回流区，电嘴的电火花部位伸入壳体中并位于回流区，壳体下壁远离进气孔的一边设有导焰管。
8.所述壳体包括上壳和下壳，上壳和下壳之间密封连接。
9.所述壳体上部还设有安装台，安装台与壳体密封连接，安装台与电嘴、启动喷嘴通过螺纹连接。
10.所述安装台上还设有衬套，衬套为下小上大的锥形结构，电嘴、启动喷嘴位于衬套内。
11.所述衬套的上端设有外翻边结构。
12.所述壳体上还设有安装边。
13.所述进气孔的有效面积能使壳体内形成低速回流区，并且能使进入壳体的空气与起动喷嘴喷射出的雾化燃油掺混蒸发成可燃混气。
14.所述进气孔的有效面积占火焰筒有效面积的0.3％～0.5％。
15.所述导流板对进入进气通道的气体具有钝体绕流作用，改变气流的流动方向，使气流减速且均匀充满壳体空腔，并在电嘴的火花区域形成低速回流区。
16.所述导流板下端与与壳体下壁面平滑过渡，导流板前侧设有凹口。
17.本发明的有益效果在于：
18.与高能电嘴直接点火相比，本发明具有对电嘴点火能量依赖小、给火焰筒头部提供的火舌点火能量高、穿透大等优点，更加有利于改善发动机高空点火性能。而且本发明结构紧凑，密封成本较低，损耗小。
19.本发明的气动性能实现的核心零件为导流板、壳体，导流板的形状和位置是调整点火器内气流方向，使气流均匀充满点火器空腔，在电嘴火花区域形成利于点火低速回流区的关键，是点火器内初始火团顺利形成的决定性因素之一。由于导流板在点火器内造成了一个非常利于点燃的着火环境，这就很大程度上降低了主燃烧室点火过程对电嘴点火能量的依赖。
20.主燃烧室外二股通道空气与火焰筒头部空气压差是一定的，进气孔有效面积直接决定了进入点火器的空气流量，对点火器内气流速度、燃油掺混效果、回流区形状、导焰管出口火舌能量及穿透深度等均有显著影响。合适的导流板形状位置和进气孔有效面积的设计将使点火器产生符合要求的高能大穿透火舌，将有利于主燃烧室低压低温高速进气条件及燃油雾化不理想时的点火，从而改善发动机高空点火性能。
附图说明
21.图1是本发明的结构示意图。
22.图2是起动喷嘴产品图。
23.图3是电嘴产品图。
24.图4是衬套产品图。
25.图5是安装台产品图。
26.图6是上壳产品图。
27.图7是导流板产品图。
28.图8是安装边产品图。
29.图9是下壳产品图。
30.图10是本发明的产品剖视图。
31.图中：1
‑
火焰筒头部；2
‑
燃烧室机闸；3
‑
主燃烧室外二股通道；4
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电嘴；5
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启动喷嘴；6
‑
壳体；7
‑
导焰管；8
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导流板；9
‑
进气通道；10
‑
进气孔；11
‑
回流区；12
‑
上壳；13
‑
下壳；14
‑
安装台；15
‑
衬套；16
‑
外翻边结构；17
‑
安装边。
具体实施方式
32.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。另外，本发明采用“上、下、前、后、左、右”等方位词仅表达参照附图所示的相对方位，不应由实际产品的摆放方位不同而作为本发明保护范围的限定。
33.如图1所示为本发明的结构示意图：
34.本发明提供了一种高能大穿透火舌火炬式点火器，包括电嘴4、启动喷嘴5、壳体6和设于壳体6内的导流板8，所述电嘴4、启动喷嘴5设于壳体6的上部；所述导流板8为流线型，导流板8下端与壳体6下壁面接触，导流板8后侧与壳体6内壁之间形成进气通道9，进气通道9向上逐渐变大，进气通道9下部开有进气孔10，导流板8前部形成有回流区11，电嘴4的电火花部位伸入壳体6中并位于回流区11，壳体6下壁远离进气孔10的一边设有导焰管7。
35.安装时，壳体6固定在燃烧室机闸2上，导焰管7伸入发动机的火焰筒头部1。工作时，主燃烧室外二股通道3内的空气通过进气孔10进入壳体6，通过导流板8的钝体绕流作用，使气流均匀充满点火器空腔，并在电嘴4火花区域形成一个利于点火的低速回流区11，再通过下壳13体6上的导焰管7流向火焰筒头部1。起动喷嘴喷射出的雾化燃油与空气通道上部的空气掺混蒸发成可燃混气。一部分可燃混气随气流进入点火器低速回流区11，被电嘴4放出的电火花点燃成初始火团，初始火团移动至导焰管7出口，点燃另一部分流动至该出口处的可燃混气，形成高能大穿透火舌，加速点火器导焰管7出口附近燃油蒸发，加快可燃混气形成，有利于主燃烧室点火成功。合适的导流板8形状位置和进气孔10有效面积的设计将使点火器产生符合要求的高能大穿透火舌，将有利于主燃烧室低压低温高速进气条件及燃油雾化不理想时的点火，从而有利于发动机高空点火性能。
36.与高能电嘴4直接点火相比，本发明具有对电嘴4点火能量依赖小、给火焰筒头部1提供的火舌点火能量高、穿透大等优点，更加有利于改善发动机高空点火性能。而且本发明结构紧凑，密封成本较低，损耗小。
37.本发明的气动性能实现的核心零件为导流板8、壳体6，导流板8的形状和位置是调整点火器内气流方向，使气流均匀充满点火器空腔，在电嘴4火花区域形成利于点火低速回流区11的关键，是点火器内初始火团顺利形成的决定性因素之一。由于导流板8在点火器内造成了一个非常利于点燃的着火环境，这就很大程度上降低了主燃烧室点火过程对电嘴4点火能量的依赖。
38.主燃烧室外二股通道3空气与火焰筒头部1空气压差是一定的，进气孔10有效面积直接决定了进入点火器的空气流量，对点火器内气流速度、燃油掺混效果、回流区11形状、导焰管7出口火舌能量及穿透深度等均有显著影响。合适的导流板8形状位置和进气孔10有效面积的设计将使点火器产生符合要求的高能大穿透火舌，将有利于主燃烧室低压低温高速进气条件及燃油雾化不理想时的点火，从而改善发动机高空点火性能。
39.所述壳体6包括上壳12和下壳13，上壳12和下壳13之间密封连接。可由板件冲压成型制造，上壳12和下壳13之间可通过焊接，节约制造成本。
40.所述壳体6上部还设有安装台14，安装台14与壳体6密封连接，安装台14与电嘴4、启动喷嘴5通过螺纹连接。使起动喷嘴、电嘴4可装配在发动机外涵机匣外部，便于外场维护；当起动喷嘴、电嘴4出现故障时，可以在外场直接取出检查或更换，而无需分解发动机；且安装台14可由棒材或模锻件加工制造，防变形、持久性等性能高，耐用性好。
41.所述安装台14上还设有衬套15，衬套15为下小上大的锥形结构，电嘴4、启动喷嘴5位于衬套15内。衬套15上端外缘与发动机外涵机匣装配密封，便于保护电嘴4和启动喷嘴5，便于外场维护。
42.所述衬套15的上端设有外翻边结构16。方便与发动机外涵机匣装配密封；衬套15可由棒材或模锻件加工制造。
43.所述壳体6上还设有安装边17。壳体6通过安装边17固定在燃烧室机匣上，提高强度和密封性，防变形效果好；安装边17可由棒材或模锻件加工制造。
44.所述进气孔10的有效面积能使壳体6内形成低速回流区11，并且能使进入壳体6的空气与起动喷嘴喷射出的雾化燃油掺混蒸发成可燃混气。进气孔10有效面积需适当，过小会使进入点火器的空气流量偏小，影响点火器点火火舌能量和穿透深度；过大会不利于点火器内低速回流区11的形成、不利于初始火团的生成和移动，反而对导焰管7出口形成高能大穿透火舌造成不利影响。
45.所述进气孔10的有效面积占火焰筒有效面积的0.3％～0.5％。研究表明，该有效面积下，火舌能量和穿透深度大，点火效果好。
46.所述导流板8对进入进气通道9的气体具有钝体绕流作用，改变气流的流动方向，使气流减速且均匀充满壳体6空腔，并在电嘴4的火花区域形成低速回流区11。
47.所述导流板8下端与与壳体6下壁面平滑过渡，导流板8前侧设有凹口。
48.导流板8的形状和位置避免进气速度过大将生成的初始火团冲熄，是点火器内流场形成的关键；由于导流板8造成了一个非常利于点燃的着火环境，这也将很大程度上降低主燃烧室点火过程对电嘴4点火能量的依赖。