[发明专利]基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置及方法

权利要求书

1.一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，该装置包括：预燃室、钝体稳定器、喷油支杆、多个滑动弧等离子体激励器和凹腔，其中：

所述预燃室作为旁路通过所述凹腔与超声速燃烧室连通；

所述钝体稳定器设置于所述预燃室内部；

所述喷油支杆设置于所述预燃室内部并位于所述钝体稳定器的前端：

多个所述滑动弧等离子体激励器一部分设置于所述预燃室，另一部分设置于所述凹腔。

2.根据权利要求1所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述预燃室内设置3个所述滑动弧等离子体激励器，3个所述滑动弧等离子体激励器沿所述预燃室的周向分布，其中：

相邻的2个滑动弧等离子体激励器之间夹角为90°，所述预燃室内的3个滑动弧等离子体激励器位于钝体稳定器的尾缘位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述凹腔上设置8个所述滑动弧等离子体激励器，凹腔凹口朝向超声速燃烧室，凹腔底壁与预燃室出口连通，其中：

凹腔底壁面上游并列设置2个所述滑动弧等离子体激励器，凹腔底壁面下游并列设置2个所述滑动弧等离子体激励器；凹腔底壁面上设置的激励器对于超声速燃烧室的中心截面呈对称分布；

凹腔顶壁面上游并列设置2个所述滑动弧等离子体激励器，凹腔顶壁面下游并列设置2个所述滑动弧等离子体激励器。

4.根据权利要求3所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述滑动弧等离子体激励器包括：金属电极和陶瓷壳体，其中：所述金属电极位于所述陶瓷壳体内部，所述金属电极为圆柱状，采用钨铜合金材料，直径为1～4mm，所述陶瓷壳体采用A-95陶瓷绝缘材料。

5.根据权利要求4所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述滑动弧等离子体激励器的所述金属电极与所述陶瓷壳体的端面平齐，并与预燃室壁面或凹腔壁面平齐。

6.根据权利要求1所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述钝体稳定器为圆周V型稳定器，V型稳定器的夹角为60°。

7.根据权利要求1所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，其特征在于，所述喷油支杆为圆柱形喷油支杆，在喷油支杆的圆柱形壁面上开有2个直径为0.4～2.0mm的喷油孔，其中，1个喷油孔沿着与来流方向相反的方向逆向喷射燃油，另外1个喷油孔沿着来流方向顺向喷射燃油。

8.一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火方法，其特征在于，应用如权利要求1至7中任一项所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火装置，实现超声速燃烧室的快速可靠点火。

9.根据权利要求8所述的一种基于边界层引气的超声速燃烧室等离子体点火方法，其特征在于，该方法包括：

根据飞行马赫数对既定内流道发动机开展流场测试及数值仿真，确定进气道和预燃室的流场特性：

根据超声速燃烧室低马赫数点火与火焰稳定的需求，在预燃室和超声速燃烧室的凹腔内设置多个滑动弧等离子体激励器；

边界层引气将低能气体通过压差作用抽吸进预燃室中；喷油支杆喷射的燃油在预燃室中与气流混合后被预燃室内的滑动弧等离子体激励器点燃；

预燃室内的高温燃气进入超声速燃烧室中引燃超声速燃烧室内的燃气混合物，超声速燃烧室内的滑动弧等离子体激励器控制其稳定燃烧。