[发明专利]内燃波转子低温等离子点火系统

说明书

本申请涉及内燃波转子低温等离子点火系统，包括内燃波转子、等离子室和高压电源，内燃波转子包括进口密封盘、波转子通道、出口密封盘和转轴，波转子通道由转轴驱动旋转，出口密封盘上设有等离子室安装孔，用于固定安装所述等离子室；等离子室包括负极套筒、正极套筒和外环陶瓷，正极套筒和负极套筒分别通过导线与高压电源的正、负极连接，外环陶瓷设置在负极套筒与正极套筒之间，用以实现负极套筒与正极套筒之间的绝缘和固定，在正极套筒的靠近内燃波转子的一端附近径向向外设置有放电尖端，放电尖端与负极套筒的内壁之间具有间隙δ。

技术领域

本申请涉及一种内燃波转子低温等离子点火系统，属于航空发动机点火及非定常燃烧技术领域。

背景技术

内燃波转子是一种新型的非定常燃烧装置，在提高推进系统总体性能方面具有潜在优势，已被美国国防预研局(DARPA)确定为满足“安静超声速空中平台(QSP)”降低超声速巡航飞行油耗的有效途径之一，因此近年来获得了国内外学者的广泛研究。

在内燃波转子的工作过程中，一方面，由于一系列波转子通道顺序工作，要求点火系统具有足够高的工作频率；另一方面，为实现波转子通道内的快速燃烧，又要求点火系统具有较高的点火能量，而传统的点火系统满足不了上述需求。

为了满足内燃波转子点火频率高、点火能量大的需求，提出了一种用于内燃波转子点火的连续热射流点火装置，其为基于旋流掺混和气态燃料持续燃烧的热射流发生装置，提供了高的点火能量，有利于促进火焰快速传播，并解决了电嘴点火和现有的间歇工作的热射流装置工作频率低的问题。

但是，试验研究发现这种连续热射流点火装置存在以下几方面问题：首先，内燃波转子通道内的高温高压燃气会沿出口密封盘上的射流端口发生泄漏，严重影响内燃波转子的工作性能；其次，在点火过程中，热射流进入内燃波转子通道产生射流冲击波，对内燃波转子通道内的波系发展产生了不可预知的影响；再次，内燃波转子通道内的高温高压燃气的流动会对热射流的稳定性产生不可忽略的影响，甚至会阻碍热射流进入内燃波转子通道。

为了解决上述问题，本申请提出了一种内燃波转子低温等离子点火系统，该系统采用电极在等离子室内形成电弧，同时结合等离子室内驻留的高温燃气，实现内燃波转子的点火过程。由于该点火系统不需要额外的工作介质，避免了额外介质对内燃波转子通道内波系发展过程的影响，同时也避免了内燃波转子通道内的高温高压燃气沿额外介质通道的泄漏，并且该点火系统本身不受内燃波转子工作过程的影响。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是：现有点火技术存在的射流冲击波影响波转子通道内的波系发展、波转子通道内高温高压燃气沿射流端口泄漏以及高温高压燃气的流动影响射流火焰稳定性。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案是提供了一种内燃波转子低温等离子点火系统，该系统包括内燃波转子、等离子室和高压电源，

所述内燃波转子包括进口密封盘、波转子通道、出口密封盘和转轴，其中所述波转子通道由转轴驱动旋转，所述出口密封盘上设有等离子室安装孔，用于固定安装所述等离子室；

所述等离子室包括负极套筒、正极套筒和外环陶瓷，所述正极套筒和负极套筒分别通过导线与高压电源的正、负极连接，所述外环陶瓷设置在负极套筒与正极套筒之间，用以实现负极套筒与正极套筒之间的绝缘和固定，在正极套筒的靠近内燃波转子的一端附近径向向外设置有放电尖端，所述放电尖端与负极套筒的内壁之间具有间隙δ；

所述高压电源提供的电压能够保证击穿正极套筒和负极套筒之间的混气以形成电弧，并且该电弧的能量能够点燃其周围的混气以形成初始火焰。

优选地，所述的内燃波转子低温等离子点火系统还包括频率控制器，所述频率控制器通过信号线与高压电源上的控制信号接线端相连接，以实现对高压电源的通断和放电频率的控制。