本發(fā)明涉及高溫高壓燃燒室試驗件設計，尤其涉及一種擴壓器內置的多頭部扇形燃燒室試驗件。

背景技術：

1、隨著航空技術的發(fā)展，對航空發(fā)動機的溫度比、壓力比、推重比和燃燒效率提出了更高的要求，燃燒室作為航空發(fā)動機的關鍵組成部分，承擔著將化學能轉化為動力的重要任務，直接影響發(fā)動機的性能。在航空發(fā)動機的研制過程中，航空發(fā)動機燃燒室從紙面設計至應用于核心機/整機試車為驗證燃燒室部件的性能指標，如燃燒效率、溫度分布、壓力變化等，以確保其符合設計要求等，需要通過單頭部燃燒室試驗、多頭部扇形燃燒室試驗至全環(huán)燃燒室試驗開展技術驗證。

2、在這三種試驗中，單頭部燃燒室的形狀和布局單一，燃燒過程只在一個區(qū)域進行，燃燒過程在燃燒室內的分布不夠均勻，一般用于燃燒室多方案篩選，從多個方案中篩選出一個至數(shù)個綜合性能較好的方案，從而繼續(xù)在扇形燃燒室乃至全環(huán)燃燒室開展進一步的試驗驗證。在多頭部扇形燃燒室和全環(huán)燃燒室的選擇中，全環(huán)燃燒室試驗雖然能夠實現(xiàn)燃燒室沿整個發(fā)動機周圍的分布，提供更全面的燃燒，但結構更為復雜，制造和維護成本較高，因此，多頭部扇形燃燒室試驗更為常用。

3、中國發(fā)明cn110926823a公開了一種高壓艙式主燃燒室扇形試驗件結構，承力機匣為圓筒型，包括扇形火焰筒和扇形機匣的試驗段置于承力機匣內。上述發(fā)明中，燃燒試驗過程中的機械載荷及試驗壓力由承力機匣獨立承擔，扇形機匣與扇形火焰筒組成的試驗段主體只承擔構成流道的功能，但雙機匣的設計空間占用大，結構復雜，且需要對作為高壓艙的承力機匣進行單獨的高壓供氣，對試驗器設備的要求高。

4、中國發(fā)明cn110763474a公開了一種燃燒室試驗裝置，包括試驗段和排氣測量段，火焰筒固定設置在機匣內部。但該發(fā)明擴壓器上游延長平直段或前測量段(流道橫截面型面與擴壓器相同)與外界環(huán)境接觸，未內置在承力機匣內，作為承力件，存在極大的強度不足和剛度不足的安全隱患。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種擴壓器內置的多頭部扇形燃燒室試驗件，以解決上述問題，可以提高試驗件的載荷承受能力，同時有效提高試驗件壽命及試驗安全。

2、本發(fā)明提出了一種擴壓器內置的多頭部扇形燃燒室試驗件，包括：

3、承力機匣，包括若干個機匣，一端連接進氣管，另一端連接排氣管，承受載荷并構成氣體流道；

4、進氣組件，設置在所述承力機匣內，引入氣流并進行擴壓，同時測量進氣參數(shù)；

5、火焰筒組件，設置在所述承力機匣內，位于所述進氣組件的排氣口處，包括多個火焰筒頭部，接收擴壓氣流；

6、燃油噴嘴，連接所述火焰筒組件，將燃油噴入所述火焰筒組件與擴壓氣流混合燃燒。

7、在一個實施例中，所述承力機匣包括第一轉接機匣、引氣段機匣、試驗段機匣、測量段機匣和第二轉接機匣；

8、所述第一轉接機匣一端連接進氣管，另一端連接所述引氣段機匣的一端，所述引氣段機匣的另一端連接所述試驗段機匣的一端，所述試驗段機匣的另一端連接所述測量段機匣的一端，所述測量段機匣的另一端連接所述第二轉接機匣的一端，所述第二轉接機匣的另一端連接排氣管；

9、所述第一轉接機匣的橫截面從連接進氣管的一端到連接所述引氣段機匣的另一端逐漸減小，所述引氣段機匣、所述試驗段機匣和所述測量段機匣的橫截面沿軸向保持不變，所述第二轉接機匣的橫截面從連接所述測量段機匣的一端到連接排氣管的另一端逐漸增大。

10、在一個實施例中，所述引氣段機匣和所述試驗段機匣的橫截面均為扇形；

11、所述引氣段機匣包括第一外環(huán)機匣、第一內環(huán)機匣和兩個第一側機匣，所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣均呈弧形，所述第一外環(huán)機匣的弧半徑大于所述第一內環(huán)機匣的弧半徑，兩個第一側機匣均為半圓，分別連接所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣的兩端，與所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣圍成封閉管路；

12、所述試驗段機匣包括第二外環(huán)機匣、第二內環(huán)機匣和兩個第二側機匣，所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣均呈弧形，所述第二外環(huán)機匣的弧半徑大于所述第二內環(huán)機匣的弧半徑，兩個第二側機匣均為半圓，分別連接所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣的兩端，與所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣圍成封閉管路。

13、在一個實施例中，所述進氣組件包括整流管道和擴壓管道，所述整流管道設置在所述引氣段機匣內部，所述擴壓管道設置在所述試驗段機匣內部。

14、在一個實施例中，所述整流管道包括進口擋板、整流管和安裝板；

15、所述進口擋板包括兩橫板和兩立板，兩橫板分別朝向所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣，分別與所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣之間具有一間隙g1，所述兩立板分別一端連接所述橫板，另一端連接所述整流管的一端，所述整流管的另一端連接所述安裝板，所述整流管的橫截面沿軸向保持不變，所述安裝板與所述擴壓管道螺栓連接。

16、在一個實施例中，所述整流管橫截面為扇形，包括外環(huán)整流板、內環(huán)整流板和兩個側整流板；

17、所述外環(huán)整流板和所述內環(huán)整流板均呈弧形，所述外環(huán)整流板的弧半徑大于所述內環(huán)整流板的弧半徑；

18、兩個側整流板分別連接所述外環(huán)整流板和所述內環(huán)整流板的兩端，并沿徑向方向延伸與所述第一外環(huán)機匣和所述第一內環(huán)機匣連接。

19、在一個實施例中，所述擴壓管道包括固定板、導流管、擴流管和錐壁；

20、所述固定板的兩端分別與所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣螺栓連接；

21、所述導流管一端連接所述固定板，另一端連接所述擴流管的一端，所述導流管的橫截面沿軸向保持不變；

22、所述擴流管的另一端朝向所述火焰筒組件，所述擴流管的橫截面從連接所述導流管的一端到朝向所述火焰筒組件的另一端逐漸增大，對氣流進行擴壓并將擴壓氣流導入所述火焰筒組件；

23、所述錐壁繞所述擴流管外壁周向設置，并貼近所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣，分別與所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣之間具有一間隙g2。

24、在一個實施例中，所述導流管橫截面為扇形，包括外環(huán)導流板、內環(huán)導流板和兩個側導流板；

25、所述外環(huán)導流板和所述內環(huán)導流板均呈弧形，所述外環(huán)導流板的弧半徑大于所述內環(huán)導流板的弧半徑；

26、兩個側導流板分別連接所述外環(huán)導流板和所述內環(huán)導流板的兩端，并沿徑向方向延伸與所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣連接。

27、在一個實施例中，所述火焰筒組件還包括火焰筒外壁、火焰筒內壁和兩個火焰筒側壁；

28、所述火焰筒外壁和所述火焰筒內壁均呈弧形，所述火焰筒外壁的弧半徑大于所述火焰筒內壁的弧半徑；

29、兩個火焰筒側壁分別連接所述火焰筒外壁和所述火焰筒內壁的兩端，并沿徑向方向延伸與所述第二外環(huán)機匣和所述第二內環(huán)機匣連接；

30、所述火焰筒頭部沿所述火焰筒組件的周向均勻排列。

31、在一個實施例中，所述的擴壓器內置的多頭部扇形燃燒室試驗件還包括點火電嘴和脈動壓力受感部，所述點火電嘴和所述脈動壓力受感部均設置在所述第二外環(huán)機匣上；

32、所述點火電嘴安裝在中間位置的火焰筒頭部上，用于點燃燃油和擴壓氣流；

33、所述脈動壓力受感部分別安裝在非中間位置的火焰筒頭部上，用于測量燃燒時的氣體動態(tài)壓力。

34、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的擴壓器內置的多頭部扇形燃燒室試驗件的有益效果在于：

35、1)本發(fā)明中擴壓器與扇形火焰筒內置在承力機匣內，只承擔構成流道的功能，不受外部載荷影響，其內流道的氣動特征能較好地模擬航空發(fā)動機環(huán)形燃燒室在典型工況下的氣動特征，同時可以提高試驗件的載荷承受能力，也可以有效提高試驗件壽命及試驗安全。

36、2)本發(fā)明可以更好地驗證燃燒室部件的性能指標，如燃燒效率、溫度分布、壓力變化等，以確保其符合設計要求；評估燃燒室部件在各種工況下的穩(wěn)定性和可靠性；了解燃燒過程中各種參數(shù)的變化，從而幫助優(yōu)化燃燒室的設計，加速型號的研制，完善設計缺陷，提高燃燒效率。