[发明专利]一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器

说明书

本发明公开了一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器，包括激励器本体和数量至少为两条且用于产生电弧的电极，所述激励器本体包括依次设置的第一接头、旋流节和第二接头，所述第一接头和第二接头的外形均为圆柱状，所述旋流节的外形为圆台状，所述第一接头、第二接头和旋流节为一体成型结构且三者的轴线位于同一条直线上，所述旋流节的小端设置在第一接头的一端，所述旋流节的大端设置在第二接头的一端。本发明结构简单，利用等离子体强化燃烧，拓宽了发动机的点火边界，提高了发动机的点火成功率和燃烧效率，可以推广使用。

技术领域

本发明涉及航空动力等离子体点火与燃烧强化技术领域，尤其是涉及一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器。

背景技术

随着航空装备的不断发展进步，对发动机的性能也提出了更高的要求。目前，在飞行器上使用的航空涡轮发动机基本都采用带旋流器的燃烧室头部，同时采用电火花进行点火，气流通过旋流器的旋流作用形成流动速度较低的低压回流区，在低压回流区中的合适部位插入火花塞点火。此种点火方式的缺点较多：一是火花塞点火能量较小，点火所需要的气压、油气比、氧气含量等条件比较苛刻，直接限制了发动机的点火范围，影响了发动机的性能；二是火花塞点火完全依靠低压回流区降低气流速度来强行适应火焰传播速度小这一短板，造成了较大的空气流动损失。常规的点火方式已经无法满足航空发动机更高的技术条件要求，以上缺点由于原理限制，改进空间不大，因此，想要大幅度改善发动机的点火性能，必须重新设计一种结构简单可靠，点火性能好的新型点火方式。

近年来，利用等离子体强化燃烧，已经引起了全世界各国科研人员的极大兴趣。气体在高温或强电磁场环境下，分子的共价键会断裂，分子电离成带有正电荷的阳离子和负电荷的阴离子，形成等离子体。等离子体强化燃烧是利用气体放电形成局部高温区域，并激发大量活性粒子，电离裂解空气和燃料，从而实现雾化燃油的快速稳定点燃以及改善燃烧品质的一种燃烧方式。

研究表明，在航空发动机中采用等离子体助燃具有以下优势：增加点火可靠性，提高点火速率，减小点火延迟时间，提高点火成功率，减小污染物排放，降低燃烧室壁温等优点，并具有更宽的点火范围。

例如，申请号为201320339282.9的中国实用新型专利所公开的用于内燃机燃烧室的瞬态等离子体点火器、申请号为201310084697.0的中国发明专利所公开的一种航空发动机空气旋流等离子体点火器，这两种点火器都采用了等离子体点火的思路，从某一程度上改善了点火特性，但是，依旧面临着放电结构复杂，放电区域有限等问题。

还有，如申请号为201711344497.9的中国发明专利申请文件所公开的航空发动机燃烧室的旋转滑动弧等离子体燃油裂解头部，此方案为将燃油裂解头部的放电区域设置于内通道小文氏管与外通道的大文氏管之间，但是等离子体滑动弧与外通道空气接触较多，与雾化燃油接触的时间较短，未能使滑动弧等离子体对燃料的裂解作用得到最大化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器，其结构简单，部件安排合理，拓宽了发动机燃烧室的点熄火边界，改善了点火器的点火特性以及提高了燃料的燃烧效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器，其特征在于：包括激励器本体和用于产生电弧的电极，所述电极的数量至少为两条，所述激励器本体包括依次设置的第一接头、旋流节和第二接头，所述第一接头、第二接头和旋流节为一体成型结构，所述第二接头的外部一周设置有与其一体成型且用于安装喷嘴的圆环状侧翼板，所述第一接头、旋流节、第二接头和侧翼板的轴线均位于同一条直线。

所述第一接头、旋流节和第二接头的内部均为空心结构且三者的内部空心结构共同形成内通道，所述内通道包括用于连接燃油喷嘴的旋流通道和用于连接发动机燃烧室的扩散通道，所述旋流通道为圆柱状通道，所述扩散通道为圆台状通道。