[发明专利]一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室

权利要求书

1.一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室，包括进气段、旋转滑动弧点火系统、DDT段和爆震传播段，其特征在于：进气段包括高压电极进线孔，旋转滑动弧点火系统包括连接杆、旋流器、阴极钝体和等离子电源；等离子电源阴极高压端通过高压电极进线孔接到连接杆上，阳极接地端与燃烧室外壁面相连；利用旋流器和连接杆将阴极钝体安装在爆震燃烧室内部，进气在旋流器的作用下形成旋转气流，随后喷油喷注并在旋流掺混段内形成旋转运动的油气混合物；然后，触发等离子电源，形成的电弧在阴极钝体与燃烧室内壁面最短间隙处击穿，进而在旋转来流的作用下形成旋转滑动弧；旋转滑动弧产生的高能电子与燃料液滴发生碰撞，将燃料液滴裂解成小分子燃料，同时还会产生活性助燃粒子，大大改善了燃料的活性；放电过程产生的离子风会改变旋转滑动弧附近的流场结构，增强湍流度和掺混，并促使液态燃料进行二次雾化；与此同时，旋转滑动弧作为点火源能够实现对油气混合物的点火；在上述过程的耦合作用下，能够有效改善两相脉冲爆震发动机的液体燃料雾化水平和点火及起爆性能；

所述阴极钝体需做成渐缩的圆台形状，大圆面与燃烧室内壁间隙较小，能够实现电弧自击穿，随着向下游移动，阴极钝体与燃烧室内壁面的距离逐渐增大，减弱了对流道的阻塞程度，并且随着电弧向下游运动；由于放电间隙逐渐增大，电弧也被拉长，增大与可燃混合物的接触面积；

所述旋转滑动弧点火系统由旋流掺混段和电极段组成；旋流掺混段包括第一法兰、第二法兰、旋流器、连接杆和燃油喷嘴；第一法兰开有与进气段法兰配合的孔，通过螺栓进行装配，第二法兰开有相同的孔，与电极段装配；旋流器采用绝缘耐高温材料，旋流器外径与旋流掺混段内径相同，旋流器沿周向间隔90°设有四个长方体棱，棱长与旋流器长度相同，棱高为旋流掺混段壁厚的2/3，同时旋流掺混段内壁开有与长方体棱配合的安装槽，开槽位置起始于第一法兰，利用进气段法兰与第一法兰能够将旋流器固定，旋流器开有贯通式螺纹孔；连接杆两端车螺纹，一端与旋流器配合，并部分伸入进气段，方便与高压端导线相连；燃油喷嘴喷注方向与轴向成45°～60°，便于与旋流空气掺混；电极段包括阴极钝体、第一绝缘陶瓷、第二绝缘陶瓷和第三法兰；阴极钝体为渐缩的圆台形状，开有螺纹孔，孔深为台体高度的2/3～4/5，与连接杆通过螺纹配合，此时阴极钝体即是高压端，电极段外壁面接等离子电源阳极，为接地端，为便于击穿形成电弧，阴极钝体大圆截面与电极段内壁面之间的间距为2mm～3mm，调整等离子电源输出电压，在阴极钝体大圆截面与电极段内壁面之间发生击穿形成电弧，电弧在旋转来流的作用下，形成旋转滑动弧，沿着气流方向向下游运动，由于阴极钝体与电极段内壁面的距离逐渐变大，电弧也逐渐被拉长，最终在阴极钝体小圆截面处消失；在电弧运动过程中能够实现燃料裂解、雾化及点火的作用；第一绝缘陶瓷开有第一法兰的孔，夹装在电极段与旋流掺混段之间，第二绝缘陶瓷开有同样的第一法兰的孔，夹装在电极段与DDT段之间，起到绝缘的作用；第三法兰用于与旋流掺混段和DDT段进行装配。

2.根据权利要求1所述的一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室，其特征在于：所述进气段包括第四法兰和高压电极进线孔；进气段用于燃烧室进气；第四法兰沿周向间隔90°开有四个孔，用于与旋流掺混段进行装配；与等离子电源阴极高压端相连的导线能够通过高压电极进线孔接到燃烧室内部的连接杆。

3.根据权利要求1所述的一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室，其特征在于：所述连接杆需选择合适的长度，使旋流器与阴极钝体之间的距离足以令气流的旋流强度达到能够使电弧旋转运动的程度；电极段与燃烧室其他段之间安装绝缘陶瓷，起到绝缘的作用。

4.根据权利要求1所述的一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室，其特征在于：所述DDT段安装有Shchelkin螺旋和第五法兰；Shchelkin螺旋用于添加流场扰动，使火焰加速，促进爆燃向爆震的转变，Shchelkin螺旋焊接在燃烧室内壁；第五法兰用于与电极段和爆震传播段装配。

5.根据权利要求1所述的一种基于旋转滑动弧点火的两相脉冲爆震燃烧室，其特征在于：所述爆震传播段包括尾喷管和传感器安装孔，尾喷管用于提高推力，传感器安装孔用于安装压力传感器以判断爆震波形成与否。