本發明屬于航空發動機，特別涉及一種極冷焠熄臺階式火焰筒、燃燒室及航空發動機。
背景技術：
1、火焰筒是航空發動機/燃氣輪機燃燒室的核心零組件，其功用是組織燃油與空氣摻混、燃燒，并產生推動渦輪做功所需高溫燃氣的構件。民用航空發動機燃燒室技術的主要發展方向之一是低污染排放，而rql（rich?burn-quench-lean?burn）燃燒技術是低污染排放的關鍵技術路線之一，如圖1所示，其主要原理是空氣分級燃燒：主燃區為富油燃燒區100，中間區為焠熄摻混區200，后端為貧油燃燒區300，而火焰筒的設計在其中扮演了關鍵角色。rql燃燒組織燃燒室通常采用渦流器與主燃孔組合設計在主燃區形成穩定的低速回流區，維持火焰穩定；在焠熄摻混區通常采用單排或雙排摻混孔來實現富油燃燒到貧油燃燒的轉化。
2、現有的航空發動機rql燃燒組織低污染燃燒室，存在以下問題：
3、1、需要精密件渦流器在主燃區內形成低速區以穩定火焰；
4、2、主燃孔的射流截斷高溫燃氣需要小腔高與高空點火性能優秀需要大腔高的設計需要難以兼顧；
5、3、富油燃燒轉化成貧油燃燒時間長且由富油到貧油燃燒中間存在大量當量比燃燒區域，使得nox排放高；
6、4、火焰筒內整體燃氣停留時間長，使得nox排放高；
7、5、火焰筒重量較大。
技術實現思路
1、針對上述問題，本發明提供一種極冷焠熄臺階式火焰筒，包括火焰筒頭部、內環和外環；
2、火焰筒頭部徑向內緣與內環前端固定連接，火焰筒頭部徑向外緣與外環前端固定連接；外環與內環之間形成環形火焰筒流道；外環前段和內環前段之間形成前段腔體，外環后段和內環后段之間形成后段腔體，外環前段和內環前段之間的第一腔高大于外環后段和內環后段之間的第二腔高；
3、外環前段與外環后段之間通過外環臺階收縮段連接，內環前段與內環后段之間通過內環臺階收縮段連接；外環前段設置有外主燃孔，內環前段設置有內主燃孔，外環后段設置有外環焠熄摻混結構，內環后段設置有內環焠熄摻混結構。
4、進一步地，1.5≤第一腔高/第二腔高≤2.5。
5、進一步地，火焰筒頭部至外主燃孔、內主燃孔之間的區域為富油燃燒區，外主燃孔、內主燃孔之后的區域為貧油燃燒區。
6、進一步地，外環焠熄摻混結構的進口位于外環的外側，外環焠熄摻混結構貫穿外環后段，外環焠熄摻混結構的出口位于貧油燃燒區；內環焠熄摻混結構的進口位于內環的外側，內環焠熄摻混結構貫穿內環后段，內環焠熄摻混結構的出口位于貧油燃燒區。
7、進一步地，外環焠熄摻混結構的進口和內環焠熄摻混結構的進口均與火焰筒流道的軸向中心線平行。
8、進一步地，外環焠熄摻混結構的出口、內環焠熄摻混結構的出口均位于外主燃孔、內主燃孔之間。
9、進一步地，外環焠熄摻混結構的出口射流角度與外主燃孔、火焰筒型面相匹配，內環焠熄摻混結構的出口射流角度與內主燃孔、火焰筒型面相匹配。
10、進一步地，外環焠熄摻混結構以及內環焠熄摻混結構的出口射流方向與火焰筒流道的軸向中心線平行。
11、進一步地，外環焠熄摻混結構的出口射流方向與火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向內環方向延伸；內環焠熄摻混結構的出口射流方向與火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向外環方向延伸。
12、進一步地，內環焠熄摻混結構的出口射流方向與火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向外環方向延伸；外環焠熄摻混結構以及內環焠熄摻混結構的出口射流方向與火焰筒流道的軸向中心線平行。
13、本發明還提供一種燃燒室，包括上述極冷焠熄臺階式火焰筒，火焰筒設置在燃燒室的內機匣與外機匣之間。
14、本發明還提供一種航空發動機，包括上述燃燒室，燃燒室設置在航空發動機中。
15、本發明的有益效果：
16、1、本發明的外環前段和內環前段之間的第一腔高大于外環后段和內環后段之間的第二腔高，使得外環前段和內環前段為大腔高型面，主燃區內參考速度低，高空點火性能好。
17、2、本發明的外環和內環在主燃孔后均設置有臺階收縮段縮小火焰筒腔高，減小火焰筒內燃氣停留時間，并且快速臺階收縮式火焰筒，較大程度減小火焰筒重量。
18、3、本發明在外環和內環均設置有焠熄摻混結構，氣流與主燃孔射流共同截斷高溫燃氣，在極致短時間內實現由富油燃燒到貧油燃燒。
19、4、本發明的內外焠熄摻混結構的出口射流結構與主燃孔及火焰筒型面匹配設計，形成低回流區，維持火焰穩定，取消精密件渦流器。
20、本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書以及附圖中所指出的結構來實現和獲得。
1.一種極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，包括火焰筒頭部（1）、內環和外環；
2.根據權利要求1所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，1.5≤第一腔高/第二腔高≤2.5。
3.根據權利要求1所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述火焰筒頭部（1）至所述外主燃孔（5）、所述內主燃孔（10）之間的區域為富油燃燒區（100），所述外主燃孔（5）、所述內主燃孔（10）之后的區域為貧油燃燒區（300）。
4.根據權利要求3所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）的進口位于所述外環的外側，所述外環焠熄摻混結構（6）貫穿所述外環后段（4），所述外環焠熄摻混結構（6）的出口位于所述貧油燃燒區（300）；所述內環焠熄摻混結構（11）的進口位于所述內環的外側，所述內環焠熄摻混結構（11）貫穿所述內環后段（9），所述內環焠熄摻混結構（11）的出口位于所述貧油燃燒區（300）。
5.根據權利要求4所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）的進口和所述內環焠熄摻混結構（11）的進口均與所述火焰筒流道的軸向中心線平行。
6.根據權利要求4所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）的出口、所述內環焠熄摻混結構（11）的出口均位于所述外主燃孔（5）、所述內主燃孔（10）之間。
7.根據權利要求4-6任一項所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）的出口射流角度與所述外主燃孔（5）、火焰筒型面相匹配，所述內環焠熄摻混結構（11）的出口射流角度與所述內主燃孔（10）、火焰筒型面相匹配。
8.根據權利要求7所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）以及所述內環焠熄摻混結構（11）的出口射流方向與所述火焰筒流道的軸向中心線平行。
9.根據權利要求7所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述外環焠熄摻混結構（6）的出口射流方向與所述火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向所述內環方向延伸；所述內環焠熄摻混結構（11）的出口射流方向與所述火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向所述外環方向延伸。
10.根據權利要求7所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，其特征在于，所述內環焠熄摻混結構（11）的出口射流方向與所述火焰筒流道的軸向中心線具有夾角，且向所述外環方向延伸；所述外環焠熄摻混結構（6）以及所述內環焠熄摻混結構（11）的出口射流方向與所述火焰筒流道的軸向中心線平行。
11.一種燃燒室，其特征在于，包括權利要求1-10任一項所述的極冷焠熄臺階式火焰筒，所述火焰筒設置在燃燒室的內機匣與外機匣之間。
12.一種航空發動機，其特征在于，包括權利要求11所述的燃燒室，所述燃燒室設置在航空發動機中。