[发明专利]一种边缘分布等离子体裂解活化补油装置及方法

说明书

本发明涉及一种边缘分布等离子体裂解活化补油装置及方法，包括两端通口的预燃裂解室与连接在预燃裂解室一端的等离子体调控室，所述预燃裂解室中设置有补油喷注嘴，所述补油喷注嘴与供油装置连通，所述等离子体调控室中内壁面周向设置有放电结构。经过预燃裂解与等离子体协同裂解后形成的小分子气态燃料与活性基团具有较高的反应活性，因此将这些裂解后的小分子燃料和活性基团通入旋转爆震发动机中时可显著降低起爆能量、缩短起爆时间、提高爆震频率，达到实现液态燃料‑空气爆震的目的。

技术领域

本发明涉及航空发动机的技术领域，尤其是涉及一种边缘分布等离子体裂解活化补油装置及方法。

背景技术

随着航空航天事业的高速发展，对高性能推进与动力系统的需求日益增加，并且推进与动力系统的性能指标也关系到飞行器的设计参数。为了提高推进系统的性能，采用高效燃烧组织与能量利用方式成为研究中的重要手段。常规动力系统，如涡轮发动机与火箭发动机等都是采用等压燃烧的方式，循环效率较低。燃烧方式除了爆燃，还有近似等容的爆震燃烧方式。研究表明，爆震燃烧热力循环效率较高，释能密度高、释热速率极快。基于此原因爆震发动机得到了越来越多的关注，也取得了长足进步，并在航空航天领域具有了工程应用。

而煤油-空气爆震一直是旋转爆震发动机的核心技术和国际难题，煤油-空气混合物直接起爆的能量很大、难以实现。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种边缘分布等离子体活化补油装置，具有可实现煤油-空气爆震的优点。

本发明的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：一种边缘分布等离子体活化补油装置，包括两端通口的预燃裂解室与连接在预燃裂解室一端的等离子体调控室，所述预燃裂解室中设置有补油喷注嘴，所述补油喷注嘴与供油装置连通，所述等离子体调控室中设置有放电结构，所述放电结构包括高压电极与低压电极，所述高压电极包括贯穿等离子体调控室侧壁的金属放电针，所述金属放电针与等离子体调控室接触处绝缘设置，所述低压电极为等离子体调控室的侧壁，所述预燃裂解室背离等离子体调控室的一端用于连接在燃烧室尾端。

通过上述技术方案，将预燃裂解室一端连接在燃烧室尾端，另一端连接在旋转爆震发动机进气前端，使用时，先在燃烧室中点燃燃料，使得燃烧室喷出的高温气体进入预燃裂解室，此时通过补油喷注嘴向预燃裂解室中喷入煤油，因此在预燃裂解室中高温的作用下将使得喷入预燃裂解室中的煤油发生裂解，之后使得裂解后的产物通过等离子体调控室，此时等离子体调控室中的等离子体和热裂解产物进一步发生裂解反应，而经过预燃裂解与等离子体协同裂解后形成的小分子气态燃料与活性基团可以显著提高燃料活性，因此将这些裂解后的小分子燃料和活性基团通入旋转爆震发动机中时可显著降低起爆能量、缩短起爆时间、提高爆震频率，达到实现煤油-空气爆震的目的。使用时，在等离子体调控室的内壁与金属放电针的尖端之间产生等离子体。

优选的，所述金属放电针数量为多个，且多个金属放电针沿着等离子体调控室的周向均布在等离子体调控室上。

通过上述技术方案，使得金属放电针的尖端与等离子体调控室的内壁之间的放电距离相同，进而使得等离子调控室中产生的等离子体更加均匀，进而对高温裂解后的产物可以进行更好的等离子体裂解。

优选的，所述金属放电针位于等离子体调控室内的一段向等离子体调控室的内壁侧倾斜设置。

通过上述技术方案，使用时，将在金属放电针与等离子体调控室之间进行放电，此时将在等离子体调控室中产生高能粒子，方便实现煤油裂解。

优选的，所述金属放电针与等离子体调控室连接处设置有陶瓷绝缘层。

通过上述技术方案，避免金属放电针与等离子调控室之间直接导通的情况发生，使得金属放电针仅能通过位于等离子体调控室中的尖端进行放电。

优选的，所述陶瓷绝缘层包覆于金属放电针上，且所述陶瓷绝缘层与等离子体调控室之间可拆卸连接。