具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种涡轮发动机循环加热多级燃烧系统，如图1-图3所示，包括火焰筒外壳，所述火焰筒外壳包括外部的预热保温层1和内部的燃料预混层2，预热保温层1和内部的燃料预混层2可以通过3D打印技术实现加工制作。具体地，所述预热保温层1的内部为相互连通的蜂窝状结构，内部结构形似蜂窝但是相邻之间彼此连通，当燃气进入后能够往复流动，在一定的压力下会朝着出口流动。

所述预热保温层1的前端设置有燃料总管3，燃料总管3缠绕在预热保温层1的外壁上，当燃油流经燃料总管3时会被预热保温层1的外壁加热，进而降低燃料的黏度、增强燃料的流动性。燃料总管3的末端穿入预热保温层1且与内部的蜂窝状结构连通，经过预热保温层1的外壁加热的燃料会进入预热保温层1的蜂窝状的内部，燃料在相互连通的蜂窝状结构中流动进一步地加热升温，进而进一步地降低燃料的黏度、增强燃料的流动性。

所述预热保温层1与燃料预混层2之间设置有燃料通道4，燃料通道4的外侧设置有与蜂窝状结构连通的进口41、内侧设置有喷向燃烧室7的燃料喷嘴8。则燃料经过预热保温层1内部为相互连通的蜂窝状结构后，会汇聚至燃料通道4内，由于燃料通道4更接近燃烧室7，则燃料通道4内的燃料会被进一步加热升温而达到超临界状态，燃料的粘性变低、扩散能力增强，可以十分简单地实现与空气混合。

所述燃料通道4的后端封闭、前端设置有与压气机连通的前部进气通道5，则压气机可通过前部进气通道5将空气鼓入燃料通道4的前部，实现空气与燃料的预混合。穿过火焰筒外壳设置有延伸至燃烧室的进气通道，所述燃烧室7内设置有与进气通道相连的空气喷嘴91。所述进气通道包括设置在预热保温层1外壁上的进气斗9，与进气斗9相连设置有穿过预热保温层1和燃料预混层2的进气支管，所述空气喷嘴91设置在进气支管的末端。所述前部进气通道5包括前部的蜂窝状连通段51，蜂窝状连通段51与空气喷嘴91相连且与燃料通道4之间设置有毛细通道52。压气机向前部进气通道5输送的空气一部分直接与燃料预混合，另一部分通过空气喷嘴91喷向燃烧室7。

所述燃烧室7包括预燃段10、收缩段11和扩张段12，所述空气喷嘴91与燃料喷嘴8成对设置在预燃段10、收缩段11和扩张段12。预燃段10的直径和扩张段12的直径均大于收缩段11的直径，且扩张段12的长度大于预燃段10、收缩段11的长度之和，通过空气喷嘴91和燃料喷嘴8进入燃烧室7的混合燃料在预燃段10内充分混合、充分燃烧，在收缩段11短暂熄灭，在扩张段12与收缩段的富油燃料混合补燃。具体过程为：在预燃段内，燃料进入预燃段之前与压气机压入的空气首先预混，预混的燃料从预燃段内少量的燃料喷嘴喷出，与从火焰筒中心喷嘴喷出的燃料一同与空气喷嘴中喷出的空气混合，在预燃段进行初步燃烧，此过程中空燃比较大，燃烧的属于稀混合气，气多油少，不仅燃烧完全、油耗低、污染小，而且燃料总量少，在充分燃烧的前提下降低了燃烧温度，既减轻了燃烧室的负担，也能减少富油燃烧区的氮氧、烃化物；在收缩段内，空间减小，燃料从高速汇聚，高速喷入的燃料和空气会使预燃段的产物快速且短暂熄灭，但是反应的路径和时间很短，即高氮氧化物产生过程极短，产生的氮氧化物较少；在扩张段内，喷入的燃油及空气与收缩段的富油燃料混合补燃，使燃烧稳定高效，温度分布均匀，产生的噪声和污染物排放更低。

具体地，所述收缩段11包括向内突出的径向收缩结构101，径向收缩结构101的截面为半圆形，保证燃烧、淬熄和复燃的过程较为柔和，同时也保证了结构强度的可靠性。半圆形内设置有与燃料通道4相连的若干个支管道42，两个支管道42的末端连接同一个燃料喷嘴8，使收缩段11内的燃料喷嘴高速喷射出较大量的燃料，既保证预燃段10燃料燃烧熄灭的快速，又能为后方的扩张段12补燃提供支持，使燃烧稳定高效，温度分布均匀。沿所述预燃段10和收缩段10的周向方向均设置有一环的燃料喷嘴8，沿扩张段12的周向方向设置有三环的燃料喷嘴8，扩张段12中每一环的燃料喷嘴8的数量与预燃段10中每一环的燃料喷嘴8的数量相等，收缩段11中燃料喷嘴8的数量大于预燃段10中燃料喷嘴8的数量。

进一步地，所述预热保温层1的前端设置有向外周凸起的凸起段13，燃料总管3的前端通过凸起段13穿入预热保温层1后穿出，燃料总管3穿入凸起段13的部位设置有与内部的蜂窝状结构连通的连通孔31，使得燃料可以同时进入预热保温层的内部和外部，实现燃料的阶梯式预热和火焰筒的阶梯式冷却。

进一步地，所述燃料总管3穿过凸起段13后伸出的部分为半圆形管32，半圆形管32沿预热保温层1的轴向方向呈螺旋状均匀设置。预热保温层设置为内部为相互连通的蜂窝状结构，燃料总管通过进料支管进入预热保温层内，不仅通过火焰筒外壳实现对燃料的外部预热，同时通过内部结构对燃料实现了内部预热，使燃料充分蒸发而达到超临界状态，粘性变低、扩散能力增强，进而能够与空气混合的更加充分均匀，充分提高了燃烧效率，降低了污染物排放量。

进一步地，相邻的进气支管在预热保温层1和燃料预混层2内相互连通，所述燃料通道4设置有若干个，若干个燃料通道4沿火焰筒外壳的长度方向并列设置且彼此连通。所述燃料总管3的前端和后端之间设置有若干个插入预热保温层1的进料支管，进料支管外端与燃料总管3连通、内端与蜂窝状结构连通。使得对空气和燃料的预热效果更佳均匀，也使得对火焰筒的冷却更佳均匀充分。燃料和空气对整个火焰筒从内到外进行温度调控，燃料通道设置在预热保温层和燃料预混层之间，既保证了预热和冷却的充分性，又避免了过度热量散失——预热保温层内部的蜂窝状结构不仅使得燃料充分交换预热，也形成了金属-燃料复合保温层，而内部的燃料预混层将燃烧室与预热保温层隔绝起来，在锁住热量的同时也保证了结构可靠性。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。