[发明专利]基于航空发动机加力燃烧室的等离子体值班火焰点火器

说明书

本发明公开了一种基于航空发动机加力燃烧室的等离子体值班火焰点火器，包括火焰稳定器和嵌入式阴极组合体，嵌入式阴极组合体包括连接套管、阴极壳体、横向绝缘管、Y型阴极、导杆壳体、纵向绝缘管和通电导杆，连接套管套与阴极壳体螺纹连接，连接套管右端与火焰稳定器焊接，横向绝缘管左中部设于阴极壳体内，Y型阴极闭合端设置在横向绝缘管内；导杆壳体垂直设置在阴极壳体的左侧顶部，纵向绝缘管的上中部设于导杆壳体内，纵向绝缘管的下端穿过阴极壳体后且端部位于横向绝缘管的右部内，通电导杆的上中部设于纵向绝缘管内。本发明解决了现有航空发动机加力燃烧室工作环境恶劣、结构较复杂、不利于稳定快速点火和持续组织燃烧的问题。

技术领域

本发明属于航空动力点火技术领域，具体是涉及一种基于航空发动机加力燃烧室的等离子体值班火焰点火器。

背景技术

虽然航空发动机加力燃烧室的质量只占发动机总质量的20％，但是它是提高发动机推力的重要部件。涡喷发动机加装加力燃烧室，推力增大比达40％～50％；涡扇发动机加装加力燃烧室推力增大比可达60％～70％甚至更高。采用加力燃烧室能大幅增大发动机的单位迎面推力和推重比，全面改善飞机的机动性并扩大飞行包线，提高歼击机的制空能力。由于加力燃烧室工作环境恶劣，燃气压力低、流速高，流动极不稳定，不利于点火和组织燃烧，点燃的混合气要在较长的筒体内才能完成燃烧过程，现代加力燃烧室中燃油的含热量只有85％～90％可以转变为有用的热能，其余部分或因燃油雾滴来不及燃烧而排出发动机，或通过筒体散热而损失掉。因此提高加力燃烧效率对于降低耗油率、增大推力有重要的意义。

目前，航空发动机的加力燃烧室点火方式有三种：电嘴点火、火舌点火和催化点火。已有的几种点火方式都有缺点：传统电嘴点火系统采用电火花点火，点火延迟时间较长，点火稳定性差；火舌点火系统的火舌传递路程远，流程复杂，尤其在穿过多级涡轮时，受到强烈的扰动，在调试加力燃烧室时相应地要做大量的点火试验；催化点火系统点火装置结构简单，重量轻，点火方便，但铂铑丝价格贵，易受污染而失效，影响其工作可靠性。

近年来，等离子体点火助燃技术逐渐受到航空动力领域研究人员的高度关注和重视。等离子体点火助燃是利用气体放电形成局部高温区域，并激发大量的活性粒子，实现快速的点燃可燃混合气或者是点火助燃的进程。其机理主要表现为三种效应：热效应、化学效应和气动效应。等离子体点火助燃带来的优势有：拓宽点火边界、缩短点火延迟时间、提高点火可靠性、提高燃烧效率、降低燃油消耗等。因此，等离子体点火助燃是扩大点火边界，提高稳定燃烧范围的有效技术途径之一。

滑动弧放电是一种可以在大气压下产生非平衡态等离子体的放电方式。其基本原理是，在一对或多个电极上施加强电场激励，并在电极之间通入气流，使电极之间产生初始放电通道，这些电弧在气流作用下沿着通道方向滑动，从而形成滑动放电。滑动弧放电的几种典型形式有二维滑动弧放电、旋转滑动弧放电、多电极滑动弧放电。滑动弧放电能够产生持续、稳定的非平衡态低温等离子体，且等离子体中的电子和中性分子的碰撞会引起分子的解离、激发和电离，产生大量的活性粒子和基团，具有较高的化学活性。因此，滑动弧放电等离子体技术在航空领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于航空发动机加力燃烧室的等离子体值班火焰点火器，有效解决了现有航空发动机加力燃烧室工作环境恶劣、结构较复杂、不利于稳定快速点火和持续组织燃烧的问题，实现了加力燃烧室稳定快速点火和持续助燃，极大地优化了加力燃烧室的点火方式，对主燃烧室剩余气体进行了二次燃烧，实现了尾气的洁净排放。