[发明专利]一种超声速凹腔燃烧室的点火结构及超燃冲压发动机

说明书

本发明涉及一种超声速凹腔燃烧室的点火结构及超燃冲压发动机。所述点火结构包括：设有凹腔的燃烧室，碳氢燃料随所述凹腔燃烧室上方的超声速气流能够进入到所述凹腔中，所述凹腔的底壁设有烧蚀腔；以及激光器，用于发射激光，所述激光器发射的激光能够聚焦于所述烧蚀腔的腔壁上并诱发等离子体，以形成初始火焰，所述初始火焰用于起到点火作用；其中，所述激光器发射的激光聚焦于所述烧蚀腔的腔壁时，所述烧蚀腔的腔壁受到所述激光照射的面积为第一面积；若所述激光器发射的激光直接聚焦于所述凹腔的底壁，所述凹腔的底壁受到所述激光照射的区域的面积为第二面积，所述第二面积小于所述第一面积。

技术领域

本发明涉及超燃冲压发动机技术领域，特别是涉及具有超声速凹腔燃烧室的点火结构及超燃冲压发动机。

背景技术

超声速气流环境中的点火问题是超燃冲压发动机技术的关键问题之一，实现稳定可靠的点火是超声速燃烧领域的核心技术。为了实现在超声速气流中可靠地点火，通常采用凹腔燃烧室改善点火前流场环境，并增大点火系统的能量来尽可能提高点火概率。按照这种设计思路虽然能够基本满足工程上对单次可靠点火的需求，但面对复杂超声速来流条件，仍时常会发生点火失败、熄火等一些对发动机来说十分致命的问题，可靠性较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种可靠性较佳的超声速凹腔燃烧室的点火结构及超燃冲压发动机。

一种超声速凹腔燃烧室的点火结构，所述点火结构包括：燃烧室，设有凹腔，碳氢燃料在所述燃烧室上方随超声速气流能够进入到所述凹腔中，所述凹腔的底壁设有烧蚀腔；以及激光器，用于发射激光，所述激光器发射的激光能够聚焦于所述烧蚀腔的腔壁上并烧蚀该腔壁诱发等离子体，以形成初始火焰，所述初始火焰用于起到点火作用；

其中，所述激光器发射的激光聚焦于所述烧蚀腔的腔壁时，所述烧蚀腔的腔壁受到所述激光照射的面积为第一面积；若所述激光器发射的激光直接聚焦于所述凹腔的底壁，所述凹腔的底壁受到所述激光照射的区域的面积为第二面积，所述第二面积小于所述第一面积。

在其中一个实施例中，所述烧蚀腔包括第一腔室，所述第一腔室的开口形成于所述凹腔的底壁，且所述第一腔室的横截面积从靠近所述第一腔室的开口的一侧至远离所述第一腔室的开口的一侧的方向递减。

在其中一个实施例中，所述第一腔室的腔壁为曲面。

在其中一个实施例中，所述第一腔室的腔壁为半球面。

在其中一个实施例中，所述烧蚀腔还包括开设于所述第一腔室的腔壁的第二腔室，所述第二腔室的开口与所述第一腔室的开口同轴设置，所述激光器发射的激光能够依次穿过所述第一腔室的开口以及所述第二腔室的开口，且所述激光器发射的激光能够照射于所述第二腔室；

其中，所述第二腔室的腔壁受到激光照射的面积大于所述第二腔室的开口面积。

在其中一个实施例中，所述第二腔室的开口形成于所述第一腔室的底壁的中心，且所述第二腔室的横截面积从靠近所述第二腔室的开口的一侧至远离所述第二腔室的开口的一侧的方向递减。

在其中一个实施例中，所述第二腔室的腔壁为曲面。

在其中一个实施例中，所述凹腔的底壁为平面，所述激光器发射的激光以垂直于所述凹腔的底壁的方向聚焦于所述烧蚀腔的腔壁。

在其中一个实施例中，所述凹腔包括靠近所述燃烧室的进口的第一端、以及靠近所述燃烧室的出口的第二端，所述烧蚀腔靠近所述第二端设置。

一种超燃冲压发动机，包括如上所述的超声速凹腔燃烧室的点火结构。