CN104612835A - 微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置。本发明方法，包括：微波连接器、微波放电谐振腔、内导体和硼化锆板；微波连接器用于将微波馈入微波放电谐振腔内，微波谐振腔用于将微波能量汇聚到内导体，内导体用于激发等离子体，硼化锆板设置有通孔；微波连接器一端设置在微波放电谐振腔底端外侧，另一端设置在微波放电谐振腔底端内侧，微波放电谐振腔的顶端内嵌有硼化锆板，内导体同轴设置于微波谐振腔的内部，内导体一端与微波谐振腔的底端固定连接，内导体另一端从硼化锆板上的通孔伸出。本发明实施例解决了航空发动机特殊工作条件下(如超高空航行)燃烧室内油气点火困难和燃烧不稳定的问题。

Description

微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置

技术领域

本发明实施例涉及航空发动机点火技术领域，尤其涉及一种微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置。

背景技术

高性能的飞行器推进系统是未来飞行器发展的重要技术之一。飞行器推进系统性能对飞行器的总体性能具有至关重要的影响，而飞行器推进系统中要实现能量高效转换的前提条件是有效、可靠的点燃掺混油气，并保持燃烧稳定。飞行器发动机燃烧室在工作过程中，随着飞行器姿态、飞行器高度的快速变化、以及发动机进气道吸入其他前方飞机发动机排放出的尾气等，都会使燃烧室的工作状况变得非常恶劣，对发动机的可靠性构成较大威胁。特别是对于高空长航时连续工作的涡轮喷气发动机，其应用的最大困难之一是必须具有足够大的燃烧室稳定工作范围，即必须具有足够大的能保持燃烧室稳定工作的油/气混合气的余气系数变化范围。随着航空飞行器飞行包线的不断延伸，提高航空发动机在整个飞行包线内点火启动的可靠性和增强燃烧的稳定性显得尤为重要。

一般情况下，当航空发动机的燃烧室来流总焓较低时，燃料则不能在燃烧室内发生自燃点火，此时就需要外加点火源。因此，目前在燃烧应用领域中提高可燃混合气的燃烧可靠性一直是具有相当难度的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置，以克服现有技术中航空发动机特殊工作条件下(如超高空航行)燃烧室内的油气点火困难和燃烧不稳定的问题。

本发明实施例提供一种微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置，包括：

微波连接器、微波放电谐振腔、内导体和硼化锆板；

所述微波连接器用于将微波馈入所述微波放电谐振腔内，所述微波谐振腔用于将所述微波能量汇聚到内导体，所述内导体用于激发等离子体，所述硼化锆板设置有通孔；

所述微波连接器一端设置在所述微波放电谐振腔底端外侧，另一端设置在所述微波放电谐振腔底端内侧，所述微波放电谐振腔的顶端内嵌有所述硼化锆板，所述内导体同轴设置于所述微波谐振腔的内部，所述内导体一端与所述微波谐振腔的底端固定连接，所述内导体另一端从所述硼化锆板上的通孔伸出。

进一步地，所述内导体长度和所述微波放电谐振腔的长度为微波波长值的四分之三。

进一步地，所述微波放电谐振腔由顶端谐振腔和底端谐振腔组成，所述顶端谐振腔的直径小于所述底端谐振腔的直径。

进一步地，所述内导体与所述硼化锆板连接一端为圆锥体，所述硼化锆板设置的通孔为圆锥体通孔。

本发明实施例微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置的微波连接器用于将微波馈入微波放电谐振腔内，所述微波谐振腔用于将微波能量汇聚到内导体，所述内导体激发等离子体，解决了的航空发动机特殊工作条件下(如超高空航行)燃烧室内的油气点火困难和燃烧不稳定的问题，实现了空气进入发动机燃烧室前进行预电离，降低点火难度，并且使燃烧更加充分。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置剖面结构示意图；

图2为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置立体结构示意图。

图3为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置另一结构示意图；

图4为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置另一结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置剖面结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：

微波连接器101、微波放电谐振腔102、内导体103和硼化锆板104；

所述微波连接器101用于将微波馈入所述微波放电谐振腔102内，所述微波谐振腔102用于将所述微波能量汇聚到内导体103，所述内导体103用于激发等离子体，所述硼化锆板104设置有通孔；

所述微波连接器101一端设置在所述微波放电谐振腔102底端外侧，另一端设置在所述微波放电谐振腔102底端内侧，所述微波放电谐振腔102的顶端内嵌有所述硼化锆板104，所述内导体103同轴设置于所述微波谐振腔102的内部，所述内导体103一端与所述微波谐振腔的底端固定连接，所述内导体103另一端从所述硼化锆板104上的通孔伸出。

具体来说，图2为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置立体结构示意图，如图2所示，1为微波连接器，2微波放电谐振腔，3为内导体，4为硼化锆板。工作时，由微波功率源产生的微波能量依次通过功率放大器和环形器后传输到放电谐振腔内部，检测微波信号需连接衰减器，由大功率负载吸收反射功率，满足使用条件的要求后，通过微波连接器将微波能量耦合到放电腔内部，因为放电腔和内导体的长度跟微波波长存在一定的关系，故可以将微波能量最大化的转化为内导体尖端的电场，进而达到放电引发点火助燃的目的。

进一步地，所述内导体长度和所述微波放电谐振腔的长度为微波波长的四分之三。

具体来说，本实施例中所采用的微波频率为2.45GHz，内导体和微波放电谐振腔的长度都为90mm，即为该微波波长的四分之三。内导体从所述硼化锆板上的通孔伸出2mm，且内导体的材料为钨铜合金。本实施例微波同轴谐振腔等离子体可使微波能量最大化地转化为内导体尖端的电场，提高了点火助燃的效率。

本发明实施例微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置的微波连接器用于将微波馈入微波放电谐振腔内，所述微波谐振腔用于将微波能量汇聚到内导体，所述内导体激发等离子体，解决了的航空发动机特殊工作条件下(如超高空航行)燃烧室内的油气点火困难和燃烧不稳定的问题，实现了空气进入发动机燃烧室前进行预电离，降低点火难度，并且使燃烧更加充分。

图3为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置另一结构示意图，如图3所示，本实施例装置的微波放电谐振腔，包括：

顶端谐振腔201和底端谐振腔202，所述顶端谐振腔201的直径小于所述底端谐振腔202的直径。

本实施例的装置，顶端谐振腔的直径小于底端谐振腔的直径，便于该装置与发动机燃烧室的安装，实现了点火助燃装置的结构简单，操作简易，降低了成本，提高了装置的可靠性。

图4为本发明微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置另一结构示意图，如图4所示，本实施例装置是在图3所示的装置基础之上，所述内导体403与所述硼化锆板404连接一端为圆锥体，所述硼化锆板404设置的通孔为圆锥体通孔。所述微波连接器401，所述微波放电谐振腔402。

本实施例的装置，硼化锆板设置的通孔为圆锥体通孔，与内导体一端的圆锥体形匹配，加强了内导体的稳固性，提高了点火助燃装置的可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种微波同轴谐振腔等离子体点火助燃装置，其特征在于，包括：

微波连接器、微波放电谐振腔、内导体和硼化锆板；

所述微波连接器用于将微波馈入所述微波放电谐振腔内，所述微波谐振腔用于将所述微波能量汇聚到内导体，所述内导体用于激发等离子体，所述硼化锆板设置有通孔；

所述微波连接器一端设置在所述微波放电谐振腔底端外侧，另一端设置在所述微波放电谐振腔底端内侧，所述微波放电谐振腔的顶端内嵌有所述硼化锆板，所述内导体同轴设置于所述微波谐振腔的内部，所述内导体一端与所述微波谐振腔的底端固定连接，所述内导体另一端从所述硼化锆板上的通孔伸出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内导体长度和所述微波放电谐振腔的长度为微波波长的四分之三。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述微波放电谐振腔由顶端谐振腔和底端谐振腔组成，所述顶端谐振腔的直径小于所述底端谐振腔的直径。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述内导体与所述硼化锆板连接一端为圆锥体，所述硼化锆板设置的通孔为圆锥体通孔。