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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111780164A(43)申请公布日2020.10.16(21)申请号202010528962.X(22)申请日2020.06.11(71)申请人中国航发湖南动力机械研究所地址412002湖南省株洲市芦淞区董家塅高科园中国航发动研所(72)发明人王帅刘逸博李炜彭畅新王梅娟沈荻林志勇尹美芝(74)专利代理机构长沙智嵘专利代理事务所(普通合伙)43211代理人刘宏(51)Int.Cl.F23R3/58(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称火焰筒头部结构、火焰筒及燃气轮机发动机(57)摘要本发明公开了一种火焰筒头部结构、火焰筒及燃气轮机发动机,包括安装于火焰筒入口端上的用于隔绝内部燃气与外部空气的头部壁体以及安装于头部壁体的入口端上的用于使气流形成旋流后引入头部壁体内的旋流结构,头部壁体上设有多个发散孔,且发散孔的中轴线向旋流的旋向倾斜,通过发散孔引导头部壁体外的一部分空气射入头部壁体内形成朝旋流的旋向倾斜的射流,使头部壁体内的射流和旋流相互作用在头部壁体的内壁面处旋转形成贴合于头部壁体的内壁面上的壁面旋转气膜,从而实现对头部壁体的保护。本发明的火焰筒头部结构,通过壁面旋转气膜隔绝热燃气与头部壁体直接接触并吸收头部壁体的热量,从而对头部壁体的进行冷却防护。CN111780164ACN111780164A权利要求书1/1页1.一种火焰筒头部结构,其特征在于,包括安装于火焰筒(100)入口端上的用于隔绝内部燃气与外部空气的头部壁体(1)以及安装于头部壁体(1)的入口端上的用于使气流形成旋流后引入头部壁体(1)内的旋流结构(2),头部壁体(1)上设有发散孔(11),且发散孔(11)的中轴线向旋流的旋向倾斜,通过发散孔(11)引导头部壁体(1)外的一部分空气射入头部壁体(1)内形成朝旋流的旋向倾斜的射流,使头部壁体(1)内的射流和旋流相互作用在头部壁体(1)的内壁面处旋转形成贴合于头部壁体(1)的内壁面上的壁面旋转气膜,从而实现对头部壁体(1)的保护。2.根据权利要求1所述的火焰筒头部结构,其特征在于,发散孔(11)的中轴线在发散孔(11)的法截面上向旋流的旋向倾斜,发散孔(11)的中轴线与发散孔(11)处头部壁体(1)的法线之间的夹角为50度-70度。3.根据权利要求1所述的火焰筒头部结构,其特征在于,多个发散孔(11)从头部壁体(1)与旋流结构(2)的边界处沿头部壁体(1)的延伸方向均匀排列至头部壁体(1)边缘;多个发散孔(11)在头部壁体(1)呈周向均匀分布,且多个发散孔(11)法截面内切圆半径为发散孔(11)中轴线距旋流结构(2)中心的距离。4.根据权利要求1所述的火焰筒头部结构,其特征在于,发散孔(11)为圆孔或沿射流的发射方向孔径逐渐变大的喇叭形孔。5.根据权利要求1所述的火焰筒头部结构,其特征在于,旋流结构(2)包括一级涡流器(21),一级涡流器(21)包括多个沿周向间隔设置的一级叶片,多个一级叶片朝同一旋向顺次旋扭形成第一旋流通道,以使气流形成第一旋流后引入头部壁体(1)内。6.根据权利要求5所述的火焰筒头部结构,其特征在于,旋流结构(2)还包括安装于一级涡流器(21)的出气端与头部壁体(1)之间二级涡流器(22),二级涡流器(22)包括多个沿周向间隔设置的二级叶片,多个二级叶片朝同一旋向顺次旋扭形成第二旋流通道,以使气流形成第二旋流后引入头部壁体(1)内;第二旋流比第一旋流靠近头部壁体(1)内壁面。7.根据权利要求6所述的火焰筒头部结构,其特征在于,第二旋流的旋向与第一旋流的旋向相反,发散孔(11)的中轴线向第二旋流的旋向倾斜。8.根据权利要求6所述的火焰筒头部结构,其特征在于,旋流结构(2)还包括安装于一级涡流器(21)与二级涡流器(22)之间的文氏管(3),用于引导第一旋流通道产生的第一旋流向头部壁体(1)内的中心区域输送以及第二旋流向头部壁体(1)内的边缘区域输送,以使第二旋流通道产生的第二旋流更贴合于头部壁体(1)的内壁面。9.一种火焰筒,其特征在于,包括权利要求1-8任一所述的火焰筒头部结构。10.一种燃气轮机发动机,其特征在于,包括权利要求9所述的火焰筒(100)。2CN111780164A说明书1/4页火焰筒头部结构、火焰筒及燃气轮机发动机技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机发动机技术领域,特别地,涉及一种火焰筒头部结构、火焰筒及燃气轮机发动机。背景技术[0002]火焰筒是燃气涡轮发动机燃烧室的关键部件,燃油在火焰筒内部燃烧,靠近火焰筒头部的主燃区燃气平均温度高达(2000-2500)K,而目前普遍采用的高温合金最高工作温度在1300K左右,因此,如何对火焰筒头部进行高效冷却是燃烧室设计中需解决的重要