[发明专利]一种中心分布等离子体裂解活化补油装置及方法

说明书

本发明涉及一种中心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心轴处设置有放电结构。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，尤其是涉及一种中心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中心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：一种中心分布等离子体活化补油装置，包括两端通口的预燃裂解室和连接在预燃裂解室一端且与预燃裂解室连通的等离子体调控室，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，所述低压电极包括设置在等离子体调控室内壁上的金属凸起，所述高压电极包括设置在等离子体调控室中心位置且沿等离子调控室的轴向设置的导电棒。

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，在金属凸起与导电棒之间产生等离子体。

优选的，所述金属凸起的数量为多个且多个金属凸起沿着等离子体调控室的周向均布，多个金属凸起与导电棒之间的距离相同。

通过上述技术方案，使得导电棒与金属凸起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，所述导电棒上连接有固定板，所述固定板固定于等离子体调控室背离预燃裂解室的一端，所述固定板上设置有若干通孔。

通过上述技术方案，通过固定板可方便将导电棒固定在等离子体调控室中心位置，让导电棒距离金属凸起顶端的距离各处均一致，使得导电棒与金属凸起之间的放电更能符合要求。

优选的，所述固定板可拆卸连接于等离子体调控室上，所述等离子体调控室可拆卸连接于预燃裂解室上，所述固定板与等离子体调控室之间以及等离子体调控室与预燃裂解室之间均设置有绝缘垫片。