[发明专利]一种基于旋流孔的丝状电弧等离子体激励器

说明书

一种基于旋流孔的丝状电弧等离子体激励器，内层等离子体旋流器与外层旋流器采用分体式结构。在内层等离子体旋流器壳体上均布有多个旋流孔。2～5个电极分别通过电极安装座装入旋流孔内，并将内层等离子体旋流器壳体的圆周划分为n个等长的弧段。外层旋流器安装在内层等离子体旋流器的上端面。丝状电弧放电作为等离子体的一种，在航空发动机燃烧室点火助燃方面显现出巨大的优势，等离子体激励器与燃烧室头部进行了结合，能够实现点火助燃一体化，同时利于等离子体放电产生的活性粒子与燃油分子的混合。本发明克服了滑动弧等离子体在入口空气流量为0时不能放电的缺点，提高了燃烧效率，结构简单，无需设置专门的供气系统和供油系统。

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，具体是一种基于旋流孔的丝状电弧等离子体激励器。

背景技术

目前，大部分飞行器上所使用的航空涡轮发动机均采取电火花进行点火，这样的点火方式的缺点是：点火能量小，点火条件苛刻，影响航空发动机性能的提高。

近年来，等离子体点火助燃技术受到国内外广泛关注。经过国内外专家学者的广泛研究，等离子体在航空发动机燃烧室点火助燃的方面突显出巨大的优势。采用等离子体点火恰好能解决火花塞点火的缺点。目前已经证明了等离子体点火助燃的优势有：提高燃烧室燃烧效率、改善燃烧室出口的热均匀性、拓宽航空发动机稳定工作范围、减少污染物排放、提高燃油雾化效果。例如申请号为WO9220913A1的美国专利中，公开了一种航空发动机燃烧室等离子体点火装置和强化燃烧及稳定火焰的方法，将等离子体点火助燃应用于航空发动机中，为后续等离子体点火助燃在航空发动机燃烧室的应用提供了借鉴。美国的LOWERY Andrew D.；SMITH James E.等在US201916517090中公开了一种等离子体辅助燃烧的航空发动机燃烧室，但其只是在原有电火花塞点火的位置换装了等离子体点火装置，未将等离子体点火装置与航空发动机燃烧室头部结合，大大降低了等离子体点火助燃的效果，该发明的外形结构、工作原理、实施方式与本发明存在很大的差异。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，将等离子体燃油裂解助燃激励器与航空发动机燃烧室头部相结合，为今后等离子体点火助燃技术在航空发动机上的应用提供了参考和借鉴，但是此发明的电极结构、电极安装形式、外形结构、工作范围均与本发明不同，且该发明的放电区域在阴极文氏管和阳极文氏管之间的区域，喷嘴喷射出的燃油大部分不能经过此区域。申请号为201910719443.9的中国发明专利申请文件所公开的一种基于等离子体的轨道式滑动弧激励器，该发明的整个激励器为一体生成结构，开设电极槽结构为复杂的螺旋形，且电极形状为复杂的螺旋形，且放电过程中受入口气流影响因素较大，导致该激励器不利于在航空发动机燃烧室中应用，该发明的电极槽形状、电极形状、部件装配方式、工作原理、工作范围均与本发明不同。申请号为201911272687.3的发明创造中公开了一种基于燃烧室二次流的多阳极滑动弧等离子体点火器及点火方法、在申请号为201911272688.8的发明创造中公开了一种多阴极滑动弧等离子体点火器，所述两个发明创造在普通滑动弧等离子体点火器的基础上增加了多个阳极、阴极，但其新增加的电极之间距离较小，放电困难，且其发明未将等离子体激励器与燃烧室头部进行结合，且与本发明在电极结构和实施方式、外形结构存在明显不同。

发明内容

为克服现有技术中存在的滑动弧等离子体在入口空气流量为0时不能放电、燃烧效率低，以及需要设置专门的供气系统和供油系统的不足，本发明提出了一种基于旋流孔的丝状电弧等离子体激励器。