[发明专利]一种等离子体调节燃烧释热分布的方法

说明书

本发明公开一种等离子体调节燃烧释热分布的方法，涉及冲压发动机技术领域，在发动机燃烧室中，构建作用于燃烧区的放电等离子体，利用所述放电等离子体中具有的活性粒子来提高燃烧释热速率；通过改变所述活性粒子在所述燃烧区中的空间分布，影响火焰形态发展，引起所述燃烧区的轴向变化，实现燃烧释热规律的空间分布调节。本发明能够实现对时间尺度上的燃烧释热速率以及空间尺度上的燃烧区燃烧释热强弱分布的快速调控，同时减少了更多的热力能耗。

技术领域

本发明涉及冲压发动机领域，特别是涉及一种调节发动机燃烧室内释热分布规律的调节方法。

背景技术

飞行器发动机在不同来流及高度等条件下具有不同的飞行性能，这与燃烧室内的燃烧组织有着密切的关系。良好的燃烧组织意味着燃烧区的稳定燃烧释热以及火焰形态的良好发展，燃烧区燃烧释热的稳定及可控对于发动机的安全运行具有重要价值，故实现发动机燃烧室中燃烧释热分布的调节是必要的。燃烧室中的燃烧释热分布一般是通过改变燃烧室内燃料分级喷注方式来改变释热分布，即利用燃料喷注量、喷注位置、喷注时序等方式的调整与结合，通过燃料燃烧释热量与释热产生区域的改变，在气流流动条件的配合下实现燃烧释热分布的改变。但是这种传统的机械式热力调整方法并不能对时间尺度上的燃烧释热速率以及空间尺度上的燃烧区燃烧释热强弱分布进行快速调控。

因此，亟待提供一种新型的等离子体调节燃烧释热分布的方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体调节燃烧释热分布的方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现对时间尺度上的燃烧释热速率以及空间尺度上的燃烧区燃烧释热强弱分布的快速调控，同时减少了更多的热力能耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种等离子体调节燃烧释热分布的方法，在发动机燃烧室中，构建作用于燃烧区的放电等离子体，利用所述放电等离子体中具有的活性粒子来提高燃烧释热速率；通过改变所述活性粒子在所述燃烧区中的空间分布，影响火焰形态发展，引起所述燃烧区的轴向变化，实现燃烧释热规律的空间分布调节。

优选的，将所述放电等离子体构建作用于燃烧区，在扩散火焰形成初始阶段，火焰的中心根部注入活性粒子，增强作用区的燃烧释热速率，从而提高温度变化率；

在气流流动协同作用下，影响火焰形态由扩散态向活性粒子高浓度区发展，致使火焰出现吸附于放电端面发展的现象，即引起燃烧区的空间位置沿发动机的轴向方向进行移动，发动机沿程各位置的总温发生变化，形成燃烧释热规律的空间分布调节。

优选的，所述放电等离子体具有多种不同种类的高能活性粒子，能够通过物理效应层面及化学效应层面加速燃烧反应的进程。

优选的，利用等离子体点火器产生所述放电等离子体，所述等离子体点火器固定于所述发动机燃烧室的中心位置，所述放电等离子体的放电作用区域位于所述发动机燃烧室的中心轴线处。

优选的，所述等离子体点火器为产生射流形式的等离子体点火器，所述等离子体点火器通过固定结构固定于所述发动机燃烧室的中心位置。

优选的，所述固定结构采用对称状结构。

优选的，所述发动机燃烧室中燃料的喷注位置位于所述放电等离子体的放电作用区域的前侧，向所述放电作用区域方向进行水平喷注。

优选的，所述等离子体点火器外接有电源，所述电源包括直流电源和脉冲电源，所述电源为单独或耦合功率使用。

优选的，所述直流电源的电流为0.1A～200A；

所述脉冲电源的电压为0～10kV，脉冲重复频率最大能够达到100kHz。

优选的，所述发动机燃烧室为超燃冲压发动机燃烧室、亚燃冲压发动机燃烧室或双模态发动机燃烧室。