[发明专利]不依赖燃烧室外部供气的滑动弧等离子体助燃激励器

说明书

一种不依赖燃烧室外部供气的滑动弧等离子体助燃激励器，电极安装座安装在阳极套管内；电极安装座下端的阴极锥连接段的外表面与阳极套管的内表面之间形成内环腔。阴极电极杆的一端穿过电极安装座与阴极锥连接。外环腔套的内圆周表面与该阳极套管外圆周表面之间形成了外环腔。所述外环腔与内环腔之间通过位于阳极套管上的内层进气孔连通。在阳极套管管体上沿轴向分布有内层进气孔。本发明以燃烧室的二股通道气体作为工作介质气体，突破了现有等离子体助燃技术对于提升燃烧室性能低的技术瓶颈，并具有结构简单的特点，适于在航空发动机燃烧领域转化应用，并具有结构简单、通用性强的特点。

技术领域

本发明涉及航空动力领域的等离子体助燃技术，具体是一种用于航空发动机燃烧室的不依赖燃烧室外部供气的滑动弧等离子体助燃激励器。

背景技术

等离子体助燃技术是提高航空发动机燃烧室性能的有效手段之一，它可以增强燃烧的稳定性，扩宽燃烧室的稳定燃烧范围，提高航空发动机燃烧室的燃烧效率，同时也可以改善燃烧室出口均匀性，近年来一直受到国内外专家的广泛关注。

滑动弧放电作为一种产生等离子体的重要形式，在强化燃烧反应方面具有独特且显著的优势。开展滑动弧等离子体助燃器在航空发动机燃烧领域的应用不仅是因为其电极结构简单、适应环境压力能力强，更重要是在放电过程中能产生加速燃烧化学反应的大量活性粒子、自由基团等。

国内外都已经开展了等离子体点火与助燃激励器的研制、等离子体点火与助燃器在燃气轮机、航空发动机燃烧室方面的研究工作，与本发明存在一定相似的装置有如下几种：

2016年申请了滑动弧放电等离子体射流发生装置及方法的专利(图1。)该装置被用于水体消毒杀菌及微生物的灭活处理，具有结构简单、使用灵活方便等优点，被认为具有潜在医学应用价值。但是，由于该装置需要额外供给空气且尺寸较大，电离过程，形成的活性粒子有限，加之航空发动机燃烧室工作环境恶劣，导致该装置不利于直接在航空发动机燃烧室上应用。此外该装置的应用背景、工作原理、外部形状、结构特征都与本发明(图8)明显不同。

2016年成都布雷德科技有限公司在公开号为CN105430863的发明创造中公开了一种基于滑动弧放电原理的等离子发生器(如图2所示)，该等离子发生器被用于材料表面制备巴氏合金、搪瓷、陶瓷和非晶合金材料。同样，由于该等离子发生器需要额外供给空气且结构尺寸较大，导致该等离子发生器不利于在航空发动机燃烧室上应用。

在公开号为CN101463763A的发明创造中公开了一种磁稳等离子流点火发生器(如图3所示，)该等离子流点火发生器被用于地面燃气轮机和舰用燃气轮机燃烧室的等离子体点火。在公开号为CN106438158A的发明创造中，空军工程大学公开了一种基于等离子体射流点火燃烧的航空发动机主燃烧室。该主燃烧室是一种用于极小型航空发动机的具有等离子体点火功能的燃烧室，虽然采用了较为成熟的等离子体点火技术，但由于该燃烧室的工作依旧依赖外界供给空气，需要额外供气设备，降低了其工程应用的可行性。

美国奥林公司在WO9220913A1的的发明创造中公开了一种发动机燃烧室等离子体点火装置和强化燃烧及稳焰方法(如图7所示)，其中的等离子体点火装置用于发动机燃烧室的等离子体点火以及强化燃烧。该装置结构简单且尺寸较小，适合于安装到航空发动机燃烧室，为今后将等离子体点火技术应用于航空发动机燃烧室提供了参考和借鉴。

空军工程大学在公告号为CN103277231B的专利中公开了一种航空发动机空气旋流等离子体点火器(如图4所示)，在公开号为CN107420199A的发明创造中公开了一种航空发动机燃烧室旋转滑动弧等离子体助燃激励器(如图5所示)。所述空气旋流等离子体点火器和旋转滑动弧等离子体助燃激励器均用于航空发动机燃烧室的等离子体点火，结构简单且尺寸较小，适于航空发动机燃烧室，为今后将等离子体点火技术应用于航空发动机提供了参考和借鉴。