燃烧室作为燃气轮机最重要的承热部件之一，在高温燃气的作用下，其内部的火焰筒需要承受极大的热负荷（对流和辐射）、热冲击（工况变化等）、以及热应力、蠕变应力、疲劳应力、热腐蚀等的作用，其工作环境极其恶劣
[1-2]。而随着燃气轮机功率的不断提高，燃烧室的进口温度、压力、温升等也在不断提高，火焰筒需要承受的热负荷与热冲击越来越大，其壁温也随之升高，壁温梯度随之增大，而过高的壁温与过大的壁温梯度会导致火焰筒内壁出现翘曲、变形、烧蚀甚至掉块、脱焊、裂纹等
[3-5]，将严重缩短燃烧室的使用寿命，影响燃气轮机的正常运行。因此，为了提高燃烧室火焰筒的可靠性，必须确保火焰筒的壁温在其许用工作温度之内，并且尽可能均匀。
如何在提高燃气轮机功率的同时降低火焰筒的最高壁温并减小其壁温梯度，确保其工作的可靠性和足够长的使用寿命，是目前燃气轮机燃烧室火焰筒设计中亟需解决的问题。
一、主要解决方法
目前解决燃烧室火焰筒壁温问题可行的方法主要有以下三种：
（一）使用具有更高许用工作温度的材料
[6-8]。主要是通过研制具有更高许用工作温度的新材料来提高火焰筒对高温的承受程度。
（二）降低火焰筒壁面的温度。主要是通过改进火焰筒壁面的结构形式和冷却方式来降低火焰筒壁面的温度。
（三）采用绝热涂层
[9-12]。主要是通过在火焰筒壁面喷涂具有低导热率的涂层来降低火焰筒壁面的温度。
其中，常见的用于制造火焰筒的高温合金材料的冶炼工艺目前发展已较为成熟，提高其许用工作温度较为困难，而新材料（如陶瓷基金属复合材料、非金属材料等）的研制费用昂贵、周期长，其研制和投入应用的进展也比较缓慢。目前的隔热涂层技术的隔热效果较好，但在高温氧化、冲蚀作用下容易出现涂层脱落、掉渣等问题。目前研究最为广泛的主要是通过改进火焰筒壁面结构形式和冷却方式来降低火焰筒壁面的温度，从而提高燃烧室火焰筒的可靠性。
二、火焰筒冷却技术的基本要求
改进火焰筒壁面结构形式和冷却方式的目的就是要用尽可能少的冷却空气来实现火焰筒的冷却降温。一个合理和高效的火焰筒结构形式和冷却方式通常需要满足以下几个基本要求：
（一）冷却空气量尽可能少，冷却效率高；
（二）壁温低于火焰筒材料的许用工作温度；
（三）沿火焰筒轴向、周向以及径向的壁温梯度尽可能小；
（四）冷却结构的流阻损失尽可能小；
（五）结构形式尽可能简单。
三、火焰筒结构形式和冷却方式
目前常见的火焰筒结构形式和冷却方式主要有以下几种：
（一）单层壁结构形式
1.缝槽纯气膜冷却方式
缝槽纯气膜冷却方式
[13-16]的火焰筒通常由多层圆环结构叠加而成，在叠加位置加工有收敛型的缝槽结构。冷却空气首先通过壁面上的缝槽以一定的角度射入火焰筒内部，然后在一定范围的内壁面形成冷却气膜，将高温燃气与壁面隔开，在避免高温燃气与壁面的直接对流换热的同时带走部分高温燃气或明亮火焰对壁面的辐射热量。但是，由于冷却空气与高温燃气会发生紊流混合，气膜温度逐渐升高，冷却效率逐渐下降，通常在火焰筒壁面每隔30mm-50mm的轴向距离处会叠加形成新的缝槽结构，引入新的冷却空气，形成新的冷却气膜。常见的缝槽纯气膜冷却结构主要有波纹缝槽气膜、叠加环缝槽气膜、钣金缝槽气膜、机加工缝槽气膜等
[17]（如图1所示）。缝槽纯气膜冷却方式冷却效率较低、沿轴向温度梯度也较大，主要适用于可用冷却空气量较大（30％以上）的发动机，是目前燃气轮机燃烧室火焰筒的基本冷却方式之一，也是一种能局部采用以辅助其他冷却方式的技术。
