火焰穩定器亦稱“火焰保持器”，簡稱“穩焰器”。火焰穩定器是一種用以在燃燒設備中保持火焰穩定的裝置。在需要穩定燃燒的燃燒設備中是必不可少的設施。
基本介紹
- 中文名：火焰穩定器
- 外文名：Flame stabilizer
- 別稱：火焰保持器
- 簡稱：穩焰器
- 簡介：在燃燒設備中保持火焰穩定的裝置
- 學科：航空工程
簡介,工作原理,V形槽式環形穩定器,V形槽式徑向穩定器,沙丘駐渦火焰穩定器,氣動式火焰穩定器,
簡介
火焰穩定器亦稱“火焰保持器”，簡稱“穩焰器”。火焰穩定器是一種用以在燃燒設備中保持火焰穩定的裝置。在需要穩定燃燒的燃燒設備中是必不可少的設施。
工作原理
大多數火焰穩定器的工作原理是：使部分已燃高溫燃燒產物產生回流運動(即與來流方向相反)作為具有自動補償能力的持續點火源，以不斷點燃新鮮未燃的可燃混合物，從而達到穩定火焰的目的。根據穩定火焰原理而成的常見的火焰穩定器有旋流器、鈍體火焰穩定器和強化型同向射流火焰穩定器等。
V形槽式環形穩定器
環形穩定器在渦噴發動機中首先得到套用。WP6發動機採用了單排環形穩定器。它是用鎳基合金GH39飯料焊成，由V形環、V形支柱和支座組成。6根V形支柱用來支持V形環和傳遞火焰。為了加強剛性，在V形板料的邊緣採用雙層板料焊成。整個穩定器借支座用螺栓固定在後輸油圈安裝座上。考慮到熱膨脹問題，支座上的螺栓孔是長圓孔，其長軸在徑向位置，後輸油圈安裝座用螺栓固定在內錐體末端。
WP7甲發動機採用雙排環形穩定器。前排用5根拉桿鉸接在內錐體壁上，後排用10根拉桿鉸接在擴壓器外器上。鉸接結構可使穩定器的溫度變形得到補償。
V形槽式徑向穩定器
與渦噴加力相比，在混合加力的渦扇發動機中，加力的主要特點是外涵冷空氣參加燃燒。為了解決低溫穩定燃燒問題，廣泛採用V形槽式的徑向穩定器。在平行進氣的F100渦扇發動機中，穩定器由環形主穩定器和徑向火焰穩定器組成。主穩定器為單排環形，置於內涵高溫燃氣流中，用於建立穩定高溫熱源;主穩定器的內外都是徑向穩定器，利用內涵高溫熱源加熱徑向V形槽，促進外涵穩定器上的油膜蒸發和混合，並用內涵高溫燃氣引燃，提高外涵冷混氣燃燒的穩定性。不加力時，這些徑向穩定器又能促進內、外涵氣流的混合。
徑向穩定器也用在渦噴發動機上。如Pllφ2C-300發動機是發動機Pllφ-300發動機的改型，為了提高加力溫度，去掉原來兩排環形穩定器，改為大小各10個(共20個)徑向穩定器。由於多槽的回流區化小而總體回流區擴大，傳焰能力增強且均勻，使燃燒效率提高，並能減輕燃燒時的壓力脈動，改善了燃燒的穩定性。
沙丘駐渦火焰穩定器
V形槽式環形穩定器和V形槽式徑向穩定器又稱為值班火焰穩定器，是改善低溫混氣穩定燃燒和擴大穩定工作範圍的有效措施。但是穩定火焰是依靠在穩定器後產生紊流區，因而不可避免地會造成流動損失，並且即使加力燃燒室不工作，這種影響依然存在。有些發動機為了提高性能，採用了沙丘駐渦火焰穩定器。
沙丘駐渦火焰穩定器由若干單元組成。這種沙丘駐渦穩定器的外形接近於流線型，因而流動阻力和損失小;同時沙丘駐渦還具有頑強的抗干擾性能。實驗結果表明，在同樣阻塞比的條件下，這種穩定器與V形槽相比，阻力下降75%~80%，渦流內燃燒的貧油熄火極限擴展了4~5倍，點火風速提高了將近1倍。
氣動式火焰穩定器
以上三種都是機械式火焰穩定器，被廣泛採用。但是，在氣流通道中設定非流線型物體及其聯接構件，一則結構比較複雜，二則氣流的壓.力損失較大，此項損失與穩定器的堵塞比、形狀、位置以及氣流的速度、擴壓器的當量擴壓角等有關。為了克服這些缺點，氣動式火焰穩定器在某些發動機上得到採用。如法國“阿塔”發動機，它通過專用管道自壓氣機抽氣。經噴嘴將高壓空氣噴進加力燃燒室，與主氣流相遇形成非流線型的氣柱，藉此氣柱穩定火焰。這些空氣噴嘴位於通常安裝機械穩定器的截面。沿圓周均勻分布，噴嘴數目不宜太少。
氣動式穩定器的優點是:根據不同的工作狀態控制供氣量，可形成合適的氣柱來穩定火焰，並有利於消除振盪燃燒，避免了機械式穩定器在加力燃燒室不工作時所造成的氣流壓力損失。
其缺點是:要從壓氣機中抽氣，雖然抽出的氣體在加力燃燒室參加燃燒，使發動機獲得推力，能補償一部分推力損失。但總的發動機推力將減少一些.此外，控制系統比較複雜。這是氣動穩定器尚未廣泛採用的原因之一。
