[发明专利]一种电极可伸缩的亚燃冲压燃烧室等离子体点火助燃装置

说明书

本发明提供一种电极可伸缩的亚燃冲压燃烧室等离子体点火助燃装置，包括燃烧室筒体(1)、周向火焰稳定器(2)、导轨(3)、定轴套筒(4)、滑块(5)、铰接座(6)、滑杆(7)、陶瓷管(8)、高压电极(9)。还提供一种电极可伸缩的亚燃冲压燃烧室等离子体点火助燃方法。本发明用于解决等离子体激励装置电极受到烧蚀，导致工作寿命短的问题。本发明在燃烧室筒体上采用创新的伸缩装置，可利用简单结构实现金属电极的伸缩，减少电极烧蚀，延长电极寿命。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种电极可伸缩的亚燃冲压燃烧室等离子体点火助燃装置。

背景技术

涡轮发动机在飞行马赫数2.0以内性能较好，冲压发动机适合在3.0马赫以上工作，涡轮基组合循环发动机(Turbine-Based Combined Cycle，TBCC)在涡轮模态和冲压模态转换过程中，存在冲压燃烧室点火困难、燃烧效率低等问题，造成发动机推力显著降低。当前，已有研究大部分采用常规几何优化方法展开，存在可调参数范围窄、作用效果有限等问题。

蒸发式火焰稳定器是亚燃冲压燃烧室广泛采用的一种结构，其几何结构和工作原理与涡轮发动机加力燃烧室相似。已有研究结果表明，通过施加等离子体激励在拓宽燃烧室点熄火边界、增强燃料活性、提高燃烧效率等方面表现了良好的效果。

在燃烧室中施加的等离子体激励仅在涡轮模态和冲压模态转换过程中起到点火与辅助燃烧效果，当发动机在单一模态下工作时无需放电产生等离子体，但高压电极持续处于高温环境中，一定程度上降低了材料的使用寿命和性能。

综上，现有技术中的火焰稳定器等离子体激励装置具有电极烧蚀严重、工作寿命短、工作效率低的缺点。因此，迫切需要一种避免电极烧蚀、工作寿命更长、工作效率更高的等离子体点火助燃装置。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种电极可伸缩的亚燃冲压燃烧室等离子体点火助燃装置，包括燃烧室筒体1、周向火焰稳定器2、导轨3、定轴套筒4、滑块5、铰接座6、滑杆7、陶瓷管8、高压电极9；其中

燃烧室筒体1呈中空圆柱体型，由高温合金制成；

周向火焰稳定器2安装于燃烧室筒体1内部，并与燃烧室筒体1同轴，其通过连接装置固定于燃烧室筒体内部，靠近燃烧室筒体1进口端布置；

导轨3内部为长方形槽，沿着与燃烧室筒体1轴线平行的方向，开设在燃烧室筒体1外壳上；

滑块5安装在导轨3上，沿导轨3自由滑动；

滑杆7为折线形杆，包括第一折部和第二折部，第一折部的自由端通过固定销与滑块5上的铰接座6连接，第二折部与第一折部之间固定连接，具有一定夹角；陶瓷管8为空心圆柱体形状，陶瓷管8一端与滑杆7第二折部的自由端胶粘固定，另一端悬空；等离子体激励装置工作时，深入燃烧室筒体1内，激励装置不工作时则退出燃烧室筒体1；

高压电极9安装于陶瓷管8内部，高压电极9的直径等于或略小于陶瓷管8的内径，从而能够插入陶瓷管8中；在陶瓷管8与滑杆7连接的一端，高压电极9与陶瓷管8平齐，并与高压电源相连；而在陶瓷管8的悬空端，高压电极9的长度超过陶瓷管8，并裸露在空气中；

在燃烧室筒体1外壳上，沿轴向在导轨3的上游开设有位移限制孔，定轴套筒4通过固定销安装在位移限制孔中，并能够绕固定销旋转；定轴套筒4上开有贯穿孔，其尺寸等于或略大于滑杆7的外径，滑杆7的第二折部能够穿过定轴套筒4上的贯穿孔，并能够在贯穿孔中滑动；

滑杆7第二折部穿过定轴套筒4上的圆孔，第二折部的自由端与陶瓷管8固定，当滑块5在导轨3中沿轴向运动时，能够实现陶瓷管8和电极9的伸缩，使其远离或接近火焰稳定器2。

在本发明的一个实施例中，周向火焰稳定器2采用亚燃冲压燃烧室常见的蒸发腔式火焰稳定器或蒸发管式火焰稳定器，通过固定装置与燃烧室筒体固定连接。