[发明专利]一种适用于高气压条件下的等离子体合成射流激励器

说明书

一种用于高气压条件下的等离子体合成射流激励器，包括激励器本体及薄片状矩形盖板，激励器本体包括阳极放电电极、阴极放电电极、半导体涂层、激励器壳体。激励器壳体顶部与盖板的下表面密封连接，盖板上自上而下开有斜向直通的射流孔，激励器壳体左、右端面板上开有通孔，阳极放电电极、阴极放电电极通过通孔伸入激励器壳体内部。本发明针对燃烧室内流压力较高的工作环境，利用半导体涂层大大减小阴、阳极间放电电压，从而保证在高气压下激励器仍然维持较大的电极间距，同时利用较大的放电腔体积及竖切圆柱体的几何构造，增大放电能量的转化效率，提升激励器射流效果，从而解决了现有技术在冲压发动机燃烧室内的不适用问题。

技术领域

本发明涉及等离子体技术，具体涉及一种通过半导体及新结构实现高气压条件下工作的高效等离子体合成射流激励器，更具体地涉及一种适用于高气压条件下的等离子体合成射流激励器。

背景技术

等离子体合成射流激励器是一种依靠火花放电产生高能射流，进而对流动施加有效干扰的高速流场主动流动控制装置。相比其他流动控制手段，等离子体合成射流激励器具有不需要外部气源、工作频带宽、射流速度高及环境适应性强等优点，是目前高速流场主动流动控制激励器中更具有应用潜能、更有望实现实际工程应用突破的一种流动控制激励器形式。

在当前的流动控制研究领域中，等离子体合成射流激励器一般应用于飞行器外表面，利用脉冲电源放电对激励器腔体内气体增温增压，从而产生高速射流通过射流孔对外流场产生扰动，工作环境气压、温度一般较低且变化范围窄。然而，随着高超声速推进系统的发展，尤其是冲压发动机的进步，燃烧室内来流速度越来越快，使得流动与燃料的混合、燃烧过程紧密耦合，流场结构对于燃烧室表现的影响十分显著，而等离子体合成射流激励器由于其较高的射流速度等特性，有望在冲压发动机燃烧室中得到应用。但是，通过进气道增压后，冲压发动机燃烧室来流速度、温度、压力都显著高于外流场，此时若保持相同的电极间距，极间击穿电压相对显著增大，而减小电极间距则会使激励器控制效果下降，放电稳定性也会变差。同时，较高的空气温度及来流速度使得等离子体合成射流激励器射流效果相比应用在外流场情况时产生明显衰退，另外，受到总压损失的限制，冲压发动机燃烧室内部一般不允许出现侵入性机械结构，意味着激励器往往固定嵌入在燃烧室侧壁面，这使得激励器产生的射流效果相对单一且固定。因此，直接将采用现有激励器形式并不能产生较好的流动控制效果。

综上所述，目前等离子体合成射流激励器应用于发动机内流场调控时，存在击穿电压高、射流效果差、灵活性不高等突出问题，限制了其在燃烧室高速内流中的应用前景。

发明内容

有鉴于此，针对目前等离子体合成射流激励器应用于发动机内流场调控时，存在的击穿电压高、射流效果差、灵活性不高等突出问题，本发明提出一种用于高气压条件下的等离子体合成射流激励器103，包括激励器本体101及薄片状矩形盖板102，激励器本体101包括阳极放电电极202、阴极放电电极203、半导体涂层204、激励器壳体205；其中

激励器壳体205整体呈竖切圆柱形中空壳体，由两端封闭的中空圆柱体切割而成，左、右两端具有左端面板和右端面板，且竖切后所剩分圆圆心角大于180度，激励器壳体205顶部与盖板206的下表面密封连接，盖板206上自上而下开有斜向直通的射流孔201，激励器壳体205左端面板和右端面板上开有位置对应的左、右通孔，左、右通孔的圆心相对，位于左端面板和右端面板圆心偏下部，通孔尺寸由放电阳极202及放电阴极203的尺寸确定，保证放电阳极202与放电阴极伸入放电腔时形成紧配合；阳极放电电极202、阴极放电电极203分别通过左、右通孔伸入激励器壳体205内部，两个电极与激励器壳体205之间采用耐高温硅胶密封，以确保激励器壳体205的气密性及可靠连接；半导体涂层204涂敷在激励器壳体205内侧圆柱面及左端面板和右端面板的内表面上，并与放电阳极202、放电阴极203紧密接触，确保半导体性能在放电过程中的可靠发挥；盖板206上表面中央位置开有斜向直通射流孔201，射流孔201是通孔，激励器壳体205内部为放电腔，放电腔整体呈竖切圆柱体。