DE1297941B

DE1297941B - Combustion chamber for turbo jet engines

Info

Publication number: DE1297941B
Application number: DEN26049A
Authority: DE
Inventors: Ravel Maurice
Original assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Current assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Priority date: 1964-07-06
Filing date: 1965-01-08
Publication date: 1969-06-19
Also published as: FR1408812A; GB1093781A; US3274776A

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes , strömung gespeist wird. In Strömungsrichtung da-Turbostaustrahltriebwerk, dessen Diffusor und Brenn- hinter liegen in einer zweiten Zone die Flammenkammer vom Außenmantel des Turbotriebwerks und halter, die die beiden Teilströme der aufgeteilten dem Innenmantel des Gesamttriebwerks gebildet sind, Sekundärströmung nochmals unterteilen und dazu zwischen denen eine aus dem Einlauf abgezweigte 5 ausgenutzt werden, die in Gasführungen aufgeteilte Sekundärströmung geführt ist, und dessen Brenn- Flamme aus dem Hilfsbrenner in die Sekundärkammer Hauptbrenner und Hilfsbrenner mit Zentral- strömung einzuleiten.The invention relates to a combined, flow-fed. In the direction of flow da turbo jet engine, its diffuser and burning behind are located in a second zone, the flame chamber from the outer shell of the turbo engine and holder that divides the two partial flows of the the inner jacket of the entire engine are formed, subdivide the secondary flow again and add between which a branched off from the inlet 5 are used, which are divided into gas ducts Secondary flow is guided, and its combustion flame from the auxiliary burner into the secondary chamber Introduce main burner and auxiliary burner with central flow.

flamme und an dessen geschlossenem Ende angesetz- Die Gasführungen sind zweckmäßig zwischen demflame and attached to its closed end. The gas ducts are useful between the

ten Gasführungen und Flammenhaltern enthält. Ende des Hilfsbrenners und den Flammenhaltern an-ten gas ducts and flame holders. End of the auxiliary burner and the flame holders.

Bekanntlich ist die Länge eines Staustrahltrieb- io gebracht. Dabei können die Gasführungen dieAs is known, the length of a ramjet is brought to io. The gas ducts can the

werks gleich der Summe der Längen seiner drei Flammenhalter tragen. Hinter der Eintrittsöffnungwork equal to the sum of the lengths of its three flame holders. Behind the entrance opening

wesentlichen Bestandteile, nämlich Schubdüse, Ein- des Hilfsbrenners kann zweckmäßig ferner in diesemessential components, namely thrust nozzle, one of the auxiliary burner can also expediently in this

laufdiffusor und Brennkammer. Die Aufgabe des ein dachförmiger, durchbrochener Flammenhalterrunning diffuser and combustion chamber. The job of a roof-shaped, openwork flame holder

Diffusors besteht darin, die Luftströmung zu ver- mit mindestens einer Einspritzdüse angeordnet sein,Diffuser consists in the air flow to be arranged with at least one injection nozzle,

zögern, und zwar auf eine Geschwindigkeit, die ge- 15 Diesen baulichen Ausführungen kommt ein Schutzhesitating, and at a rate that is more than 15 These structural designs come a protection

nügend klein ist, um die Verbrennung zu ermög- nur in Verbindung mit dem Hauptgedanken deris small enough to allow combustion - only in connection with the main idea of

liehen. Diese Verzögerung erfolgt in seinem diver- Erfindung zu.borrowed. This delay takes place in his diver- invention too.

genten Teil, dessen maximaler Öffnungswinkel so Die folgende Beschreibung läßt die Merkmale undgenten part whose maximum opening angle is as follows. The following description omits the features and

groß ist, daß gerade noch keine Strömungsablösung Vorteile der Erfindung besser verstehen. Sie befaßtit is great that no flow separation is yet to better understand the advantages of the invention. She deals

eintritt. 2° sich mit einer bevorzugten Ausführungsform derentry. 2 ° deal with a preferred embodiment of the

Die Aufgabe der Brennkammer besteht darin, eine Erfindung und bezieht sich auf die Zeichnung. InThe task of the combustion chamber is to create an invention and refers to the drawing. In

möglichst vollkommene Verbrennung des zuvor her- dieser zeigt in schematischer DarstellungThe most complete possible combustion of what was previously produced is shown in a schematic representation

gestellten Brennstoff-Luftgemisches zu gestatten. Die Fig. 1 ein Triebwerk klassischer Bauart im Längs-to allow the fuel-air mixture provided. Fig. 1 shows an engine of the classic design in longitudinal

Güte der Verbrennung bestimmt innerhalb der ge- schnitt,Quality of combustion determined within the cut,

gebenen Flugzustände des Triebwerks die Länge der 25 Fig. 2 in größerem Maßstab die Wandablösunggiven flight conditions of the engine the length of 25 Fig. 2 on a larger scale the detachment of the wall

Brennkammer hinter den Flammenhaltern. Bisher eines Stromfadens in einem Diffusor mit zu großerCombustion chamber behind the flame holders. So far, a current filament in a diffuser with too large

konnte man diese Länge nicht vermindern, ohne den Divergenz undone could not reduce this length without the divergence and

Ausbrand zu verschlechtern und damit den Verbrauch Fig. 3 die gesunde Strömung des gleichen Strom-To worsen the burnout and thus the consumption Fig. 3 the healthy flow of the same stream

des Triebwerks zu erhöhen. fadens und den Verbrennungsablauf bei Anwendungof the engine. thread and the combustion process when used

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Diffusor und 30 der Erfindung,The invention has the task of diffuser and 30 of the invention,

Brennkammer des Staustrahltriebwerks zu verkürzen Fig.4 im Längsschnitt die Gestaltung der Brenn-To shorten the combustion chamber of the ramjet engine Fig. 4 in longitudinal section the design of the combustion

durch Anordnung der Flammenhalter möglichst weit kammer nach einer bevorzugten Ausführungsformby arranging the flame holder as far as possible chamber according to a preferred embodiment

vorn vor dem Ende des Diffusors und außerdem die der Erfindung,in front of the end of the diffuser and also that of the invention,

Profile aller Teile sorgfältig so festzulegen, daß sich F i g. 5 in einer vergrößerten perspektivischen Darin der so gebildeten Brennkammer Querschnitts- 35 stellung zu Fig. 4 den Hilfsbrenner mit Zentraländerungen der verschiedenen Luftströme ausbilden, flamme in der Brennkammer sowie die Gestaltung die eine ablösungsfreie Strömung aufrechterhalten, der Durchströmquerschnitte der Teilluftströme und und zwar sowohl an den Verbrennungsorganen als der Verbrennungsgase in den einzelnen Kanälen,
auch an den Außenwänden der Brennkammer, denn Zur Klärung des zu lösenden Problems und zur Abes ist bekannt, daß eine Strömungsablösung Energie- 40 steckung des Rahmens, in dem sich die Erfindung Verluste erzeugt und eine Rückströmung von Ver- bewegt, seien zunächst die F i g. 1, 2 und 3 behandelt, brennungsgasen hervorruft, die gefährlich für die Ein Triebwerk klassischer Bauart (F i g. 1) besitzt Brennkammerwände ist (deutsche Auslegeschrift in Strömungsrichtung gezählt einen divergenten Teil 1167 594). der Länge d (Diffusor), eine Brennkammer derProfiles of all parts to be carefully defined so that F i g. 5 in an enlarged perspective view of the combustion chamber formed in this way, cross-sectional position in relation to FIG Combustion organs as the combustion gases in the individual channels,
also on the outer walls of the combustion chamber, because to clarify the problem to be solved and to solve the problem it is known that a flow detachment of energy in the frame in which the invention generates losses and a reverse flow of displacement are first of all the F i G. 1, 2 and 3, causes combustion gases that are dangerous for the A classic engine design (Fig. 1) has combustion chamber walls (German interpretation in the direction of flow counted a divergent part 1167 594). of length d (diffuser), a combustion chamber of the

Es ist zwar bereits bekannt, durch Auffächerung 45 Länge c und eine Schubdüse der Länge t. In derIt is already known by fanning 45 length c and a thrust nozzle of length t. In the

eines Diffusors mit Leitblechen in mehrere unter- Brennkammer c sind Flammenhalter δ angebrachtof a diffuser with baffles in several sub-combustion chamber c, flame holders δ are attached

kritische Ringdiffusoren Ablösungserscheinungen zu und vor diesen Flammenhaltern Einspritzdüsen i zurcritical ring diffusers signs of detachment to and in front of these flame holders injection nozzles i for

unterbinden (»Der Maschinenmarkt«, 1961, Nr. 82). Zerstäubung des Brennstoffes. Die Turbolenzzoneprevent (»Der Maschinenmarkt«, 1961, no. 82). Atomization of the fuel. The zone of turbulence

Dabei handelt es sich um unprofilierte Leitbleche, hinter den Flammenhaltern unterhält die Verbren-These are unprofiled baffles, behind the flame holders the combustion

der Fächer dieser Leitbleche setzt am Diffusoreingang 50 nung. Der Luftstrom tritt in den Diffusor d ein, derthe fan of these baffles sets 50 voltage at the diffuser inlet. The air flow enters the diffuser d , the

an, und das Ziel der Maßnahme ist, die Druckum- ihn auf die zur Verbrennung nötige Geschwindigkeitand the aim of the measure is to increase the pressure to the speed required for combustion

setzung zu steigern. verzögert. Bei einem solchen Triebwerk verlaufento increase settlement. delayed. In such an engine run

Die Erfindung schlägt nun vor, bei einem kombi- die Stromfäden f_v f₂ entlang der Diffusorwand und nierten Turbostaustrahltriebwerk der eingangs be- den Flammenhaltern, solange der örtliche Divergenzzeichneten Art die zur ablösungsfreien Strömungs- 55 winkel α klein ist.The invention now proposes, in the case of a combined flow filament f _v f ₂ along the diffuser wall and a rened turbo jet engine of the flame holders at the beginning, as long as the local divergence indicated for the flow angle α without detachment is small.

führung bei kurzen Diffusorbaulängen in an sich Wenn man im Sinne einer Verkürzung der Diffusorbekannter Weise notwendige radiale Auffächerung länge d den Winkel« auf den Wert β in Fig. 2 verdes Diffusors sowie Einhaltung des Ablösungsgrenz- größert, stellt man fest, daß sich die Stromfäden Z₁ winkeis durch die in Strömungsrichtung hinterein- von der Außenwand ablösen und daß sich dann ander gestaffelte Anordnung von Hilfsbrenner und 60 Rückströmungen r einstellen. Außerdem kann sich Flammenhalter sowie die Profilierung der beiden eine rückströmende Verbrennung / einstellen durch Mäntel und der als Verdrängungskörper ausgebilde- Rückströmung aus der Turbolenzzone s des Flamten Hilfsbrenner und Flammenhalter zu erreichen. In menhalters längs der Diffusorwände, was zur Vereiner ersten Zone liegt also ein im Längsschnitt etwa brennung dieser Wände führen kann,
zigarrenförmiger Verdrängungskörper, und das Vo- 65 Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Hierzu lumen dieses Verdrängungskörpers wird zur Unter- wird, wie in Fig. 3 dargestellt, der Hilfsbrennerρ bringung eines Hilfsbrenners ausgenutzt, der von als Verdrängungskörper derart angeordnet, daß der einem Teilstrom der durch ihn aufgeteilten Sekundär- Verlauf des Luftströmungsquerschnitts um ihn anIn the case of short diffuser lengths, if, in the sense of shortening the diffuser, the necessary radial fanning length d is increased to the value β in FIG ₁ winkeis replace by the one behind in flow direction of the outside wall and in that the other staggered arrangement of auxiliary burner 60 and return flows adjust r. In addition, flame holders as well as the profile of the two a flowing back combustion can / adjust reach down the Flamten auxiliary burner and flame holder by Coats and ausgebilde- as a displacement body backflow from the turbulence zone. In menhalters along the diffuser walls, which is the first zone, so a longitudinal section about burning of these walls can lead,
cigar-shaped displacement body, and the 65 The invention avoids these disadvantages. For this purpose, volume of this displacement body becomes lower as shown in Fig. 3, the auxiliary burner ρ brin supply of an auxiliary burner utilized disposed of as a displacement body such that the on a partial stream of the split therethrough secondary course of the air flow cross-section around him

jedem Punkt einen ablösungsfreien Stromfadenverlauf garantiert. Im Inneren dieses Hilfsbrenners ist eine beliebige Verbrennungsvorrichtung untergebracht, die vermittelts der Abgasführungen η die richtige Verbrennung in dem ihn umströmenden Restluftstrom gestattet (F i g. 4 und 5). Die Gasführungen η sind so angeordnet, daß die heißen Verbrennungsgase der Zentralflamme hinter Flammenhalter b_x gesaugt werden. Man erkennt leicht, daß in F i g. 3 die Stromfäden f_v /₂, /₃ mit der Geschwindigkeit ν dank des Profils ρ einen ablösungsfreien Strömungsverlauf besitzen, obwohl der örtliche Divergenzwinkel β beachtlich groß ist. Ebenso erkennt man, daß die Turbolenzzone s des Flammenhalters b_t die Verbrennung in dem vorher mittels der Einspritzdüse i mit Brennstoff versehenen äußeren Luftstrom aufrechterhält.Every point guarantees a detachment-free flow of streams. Any combustion device is accommodated in the interior of this auxiliary burner which, by means of the exhaust gas ducts η, allows correct combustion in the residual air stream flowing around it (FIGS. 4 and 5). The gas ducts η are arranged in such a way that the hot combustion gases from the central flame are sucked in behind the flame holder b _x. It is easy to see that in FIG. 3 the stream filaments f _v / ₂ , / ₃ with the speed ν have a flow course without detachment thanks to the profile ρ , although the local divergence angle β is considerably large. It can also be seen that the turbulence zone s of the flame holder b _{t maintains} the combustion in the external air stream previously provided with fuel by means of the injection nozzle i.

F i g. 4 und 5 zeigen ein Beispiel der erfindungsgemäßen Ausführung. In der zur Achse x-x' symmetrischen Brennkammer ist der Hilfsbrenner ρ mit seiner Zentralflamme angeordnet. Er entnimmt dem ao Einlauf einen Teilluftstrom der Geschwindigkeit v, verzögert diesen Luftsttrom, um ihn in den für die Verbrennung erforderlichen Zustand zu bringen, und leitet die Verbrennung ein. Im dargestellten Beispiel wurde eine Verbrennungsvorrichtung mit dachför- as migem, durchbrochenem Flammenhalter m gewählt. Die Verbrennungsgase werden durch Gasführungen η abgesaugt, die an der Hinterkante der Flammenhalter O₁ enden. In der Turbolenzzone s dieser Flammenhalter erfolgt die Verbrennung in dem äußeren Teilluftstrom, der nach der Brennstoffeinspritzung verzögert wird, und zwar durch die Veränderung des Strömungsquerschnittes, der durch die Profilgestaltung des Hilfsbrenners ρ und den Divergenzwinkel β bestimmt ist.F i g. 4 and 5 show an example of the embodiment according to the invention. The auxiliary burner ρ is arranged with its central flame in the combustion chamber, which is symmetrical to the axis xx '. It takes a partial air flow of velocity v from the ao inlet, delays this air flow in order to bring it into the state required for combustion, and initiates combustion. In the example shown, a combustion device with a roof-shaped, perforated flame holder m was selected. The combustion gases are sucked off through gas ducts η which end at the rear edge of the flame holder O ₁ . In the turbulence zone s of this flame holder, the combustion takes place in the outer partial air flow, which is delayed after the fuel injection, namely by changing the flow cross-section, which is determined by the profile design of the auxiliary burner ρ and the divergence angle β .

Claims

Patent claims:

1.Combined turbo jet engine, the diffuser and combustion chamber of which are formed by the outer casing of the turbo engine and the inner casing of the entire engine, between which a secondary flow branched off from the inlet is routed, and the combustion chamber of which contains the main burner and auxiliary burner with a central flame and gas ducts and flame holders attached to its closed end , characterized in that the necessary radial fanning out of the diffuser in a known manner for separation-free flow guidance in the case of short diffuser lengths and compliance with the separation limit angle through the staggered arrangement of auxiliary burner (p) and flame holder (O ₁ ) and the profiling of the two jacket in the direction of flow and the auxiliary burner (p) and flame holder Q) ₁ ) designed as a displacement body is reached.

2. An engine according to claim 1, characterized in that the gas ducts (n) are attached between the end of the auxiliary burner (p) and the flame holders (& j).

3. Engine according to claim 2, characterized in that the gas ducts («) carry _{the flame holder (O 1).}

4. Engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that a roof-shaped, perforated flame holder (m) with at least one injection nozzle (J) is arranged behind the inlet opening of the auxiliary burner (p).

1 sheet of drawings