[发明专利]一种超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器及点火方法

说明书

提供一种超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器，由绝缘体(101)、放电阴极(102)、放电接续电极(103)、放电阳极(104)组成。放电阴极(102)通过内置于绝缘体(101)的导线与等离子体电源(301)阴极相连；放电阳极(104)通过内置于绝缘体(101)的导线与等离子体电源(301)阳极相连；放电接续电极(103)、耦合电容(302)、等离子体电源(301)的阳极依次串联连接。与已有的点火器和火药式点火方法相比，本发明超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器和点火方法易于与现有航空发动机驱动电源结合使用，从而满足多次重复点火需求；与火花塞点火方法相比，本发明提出的点火方法的初始火核更大、火花能量更强，因此点火能力更强。

技术领域

本发明属于冲压发动机燃烧室设计领域，具体涉及一种超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器及点火方法，适用于超燃冲压燃烧室的可靠点火。

背景技术

超燃冲压发动机具有的重要军事意义及商用价值不言自明，各主要军事强国无不大力研究。相比于涡轮发动机，超燃发动机燃烧室内气流速度超过1000m/s，燃料驻留时间仅毫秒量级，给燃烧室的可靠稳定点火造成很大困难。使用高功率的火药柱点火器虽然具有较强的点火性能，但无法满足空地往返、重复起降等多次点火需要。而航空发动机上常采用的火花塞点火器由于点火能量较小，当应用于超燃发动机燃烧室，特别是燃料为煤油等液态燃料时，点火边界窄的问题还比较突出，无法满足工程上宽范围的应用需求。

针对这一现状，本发明提出一种超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器及点火方法，改变以往点火器产生初始火核小、点火环境适应性差的问题，通过增强点火能量、扩大初始火核尺寸、提高点火能力，同时该点火系统可采用航空发动机点火系统驱动，因此易于满足重复点火需要。

发明内容

有鉴于此，针对现有冲压发动机燃烧室中缺乏可靠重复点火方法的突出问题，本发明提出一种超燃冲压燃烧室流向直线型等离子体点火器，由绝缘体101、放电阴极102、放电接续电极103、放电阳极104、等离子体电源301、耦合电容302组成；其中

绝缘体101由耐高温绝缘体加工而成，整体构型为超燃冲压发动机常用的凹腔结构；凹腔前壁面与底面相垂直，保证来流形成较强的回流区；凹腔后壁面则与底面呈一定角度，以减小来流的阻力损失；

放电阴极102、放电接续电极103、放电阳极104由耐高温金属材料加工而成，所有电极都嵌入凹腔底面，电极上表面与凹腔底面持平；放电阴极102由一长条形金属电极组成，布置于凹腔底部前端并与其保持间距；放电阳极104由一长条形金属电极组成，布置于凹腔底部后端并与其保持间距；放电接续电极103由多个彼此间隔的长条形金属电极组成，间隔距离与等离子体激励电源参数相关，数量与凹腔底面长度相匹配，安装于凹腔底面的放电阴极102和放电阳极104之间，放电接续电极103的各个电极之间，以及放电接续电极103与放电阴极102、放电阳极104之间，都存有间距；

放电阴极102通过内置于绝缘体101的导线与等离子体电源301阴极相连；放电阳极104通过内置于绝缘体101的导线与等离子体电源301阳极相连；放电接续电极103、耦合电容302、等离子体电源301的阳极依次串联连接。

在本发明的一个实施例中，

绝缘体101由耐高温的陶瓷加工而成，绝缘体101的凹腔深度为5～20mm，凹腔底面长度为100～200mm，凹腔底面的宽度根据实际情况适当选择，凹腔部后倾斜壁面的倾斜角度为30～60°；

放电阴极102为矩形单根金属条构成，电极长为30～80mm，宽5～15mm，与凹腔底面前端距离5～15mm；

放电阳极104为矩形单根金属条构成，电极长为30～80mm，宽5～15mm，与凹腔底面后端距离5～15mm；