CN116518416A - 亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置 - Google Patents
亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种针对亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，包括燃烧室壳体(1)、喷油杆(2)、火焰稳定器(3)、外环低压电极(4)，内环高压电极(5)；其中，外环低压电极(4)由圆形外环主体(6)、外环固定杆(7)、外环放电触点(8)组成；内环高压电极(5)由内环高压接线柱(9)、内环主体(10)、内环放电触点(11)组成，为了实现内环高压接线柱(9)与燃烧室壳体(1)的绝缘，设计中空圆柱状的内环固定套筒(12)。还提供一种亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化方法本发明用于解决亚燃冲压燃烧室在低工况下点火困难、燃烧效率低的问题。本发明在亚燃冲压燃烧室喷油杆后采用创新滑动弧等离子体激励装置，可在不外加几何可调机构的前提下，实现宽来流参数范围内的亚燃冲压燃烧室工作性能优化。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种针对亚燃冲压燃烧室喷油杆的同心环状等离子体燃油活化装置。
背景技术
涡轮基组合循环发动机(Turbine-Based Combined Cycle，TBCC)是临近空间高速飞行器的理想动力形式之一，在多种不同的组合形式中，采用涡喷发动机与亚燃冲压发动机组合的技术方案具有技术成熟度高、研制风险可控等优势。
TBCC发动机在低速阶段由涡轮发动机提供推力，随着飞行速度增加，发动机进入模态转换阶段，涡轮发动机逐渐停止工作，亚燃冲压发动机点火起动，单独为飞行器提供推力。
涡喷发动机工作的速度范围通常为0-2.0马赫，亚燃冲压发动机的工作马赫数范围在2.0-5.0之间，由于两种动力形式工作的速度区间重叠较少，导致TBCC发动机在模态转换过程中存在推力不足，加速性差等问题，严重影响飞行安全。
解决上述问题的思路主要有两种，一是拓宽涡轮发动机工作的速度上边界，另一个是拓宽亚燃冲压发动机点火起动的速度下边界。采用第二种思路、即拓宽亚燃冲压发动机起动的速度下边界时，由于飞行速度相对较低，燃烧室进口总温较低，燃油的雾化蒸发特性差，导致亚燃冲压燃烧室点火困难，燃烧效率不足，难以满足飞行器对推进系统的性能要求。
典型的亚燃冲压燃烧室主要包括喷油杆和火焰稳定器两个主要部分，喷油杆作为燃烧室供油的主油路，供油量约占总供油量的80％-90％，其余燃油供入火焰稳定器中并被点燃，起到引燃主油路燃油的作用。现有技术主要通过优化稳定器几何构型与尺寸来提高低工况下燃烧室的点火性能，由于稳定器供油量较少，针对其进行的优化研究难以提升燃烧室的整体燃烧效率，因此对发动机推力性能的改善较为有限，依然难以解决TBCC发动机模态转换阶段推力不足的问题。
已有研究结果表明，等离子体具备显著的热效应与化学效应，在促进液态煤油雾化蒸发与提高化学活性方面表现出良好的应用前景。
综上，将等离子体应用于亚燃冲压燃烧室喷油杆，对主油路的燃油进行处理，有望显著提升液态煤油的化学活性，进而拓宽亚燃冲压燃烧室点火起动的速度下边界，并提升低工况下发动机的推力性能。
发明内容
基于上述需求和现有技术存在的问题，本发明提出一种亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，包括燃烧室壳体1、喷油杆2、火焰稳定器3、外环低压电极4，内环高压电极5；
燃烧室壳体1为圆柱形中空筒体，由高温合金制成；
喷油杆2为空心金属杆，在靠近燃烧室进口的截面上，沿圆周方向均匀布置多个完全相同的喷油杆2，每个喷油杆2沿燃烧室圆周半径的方向以焊接形式，固定在燃烧室壳体1上，深入燃烧室内的一端封闭，燃烧室壳体外的一端与发动机供油管路连接，每根喷油杆壁面上开有多个喷油孔，喷孔方向沿燃烧室轴线方向指向下游，两个喷孔与喷油杆远端保持一定距离；
火焰稳定器3为亚燃冲压燃烧室常见的蒸发式火焰稳定器，与燃烧室壳体1同轴，位于喷油杆的下游，与燃烧室壳体1固定连接在一起；
外环低压电极4由圆形外环主体6、外环固定杆7、外环放电触点8组成；外环低压电极4的圆形外环主体6与燃烧室壳体1同轴布置，沿轴向看，外环低压电极4所处平面位于喷油杆所处燃烧室内部轴向截面下游且与其保持一定距离；为固定外环低压电极4，沿外环低压电极4的径向、自外环低压电极4向外延伸出多根完全相同的外环固定杆7，多根外环固定杆7沿外环低压电极4的外环主体6均匀分布；外环固定杆7与燃烧室壳体1固定连接，将外环低压电极4固定在燃烧室中，外环固定杆7的长度由外环主体6及燃烧室壳体1的尺寸确定；外环放电触点8为沿外环低压电极4径向由外向内延伸的多根完全相同的短杆，多根外环放电触点8沿外环主体6的周向均匀分布；
内环高压电极5由内环高压接线柱9、内环主体10、内环放电触点11组成；内环高压接线柱9、内环主体10、内环放电触点11为一个整体；
内环主体10为圆环形电极，其与燃烧室壳体1、外环低压电极4的外环主体6均在同一轴线上，沿轴向看，内环高压电极5所处平面位于外环低压电极4所处平面下游并与其保持一定距离；内环主体10的直径小于外环主体6的直径；
为固定内环高压电极5并与高压电源连接，沿内环主体10径向、自内向外延伸出多根完全相同的内环高压接线柱9，多根内环高压接线柱9沿内环主体10的圆周均匀分布；
设置中空圆柱状的内环固定套筒12，其沿半径方向通过燃烧室壳体1上预留的安装孔深入燃烧室内并与燃烧室壳体1保持固定，包裹住内环高压接线柱9并保持固定；内环高压接线柱9与内环固定套筒12中自外向内插入的高压电极延伸段13保持良好接触，高压电极延伸段13与等离子体电源连接；燃烧室壳体1上预留的安装孔位置和数量需要根据内环高压接线柱9确定；
内环放电触点11为沿内环主体10径向、自内向外延伸出的多根完全相同的短杆，多根内环放电触点11沿内环主体10圆周均匀分布，多根内环放电触点11外部端头与外环低压电极4的外环放电触点8的内部端头相对，但彼此之间保留一定距离作为放电间隙；因此，内环放电触点11和外环放电触点8的数量和位置一一对应。
在本发明的一个具体实施例中，每根喷油杆壁面上开有2个喷油孔，两个喷孔距离喷油杆远端的距离分别为15mm、40mm。
在本发明的另一个具体实施例中，沿轴向看，外环低压电极4所处平面位于喷油杆所处燃烧室内部轴向截面下游20mm处。
在本发明的又一个具体实施例中，沿轴向看，内环高压电极5所处平面位于外环低压电极4所处平面下游6mm处。
在本发明的再一个具体实施例中，喷油杆数量为6根，沿轴向均匀布置；
外环低压电极4和内环高压电极5上均布置6个放电触点，放电时形成6条滑动弧通道；6个外环放电触点8和6个内环放电触点11分别均匀分布在外环主体6和内环主体10上；6组放电电极均位于喷油杆下游正后方。
在本发明的还一个具体实施例中，
燃烧室壳体1的壁厚为10mm、内径为240mm、长度为400mm；
喷油杆2的外径为8mm、内径为4mm、总长120mm、深入燃烧室内的长度为100mm、喷油杆上布置2处喷油孔，距离喷油杆远端的距离分别为15mm、40mm，喷油孔直径为1mm；
外环低压电极4的外环主体6内径112mm，外径116mm；外环固定杆7为圆柱形，直径2mm，长度61mm，与燃烧室壳体1的内表面焊接在一起；6个外环放电触点8均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm；
内环高压电极5的内环主体10内径60mm，外径64mm，内环高压接线柱9的直径为4mm，长度80mm，6个内环放电触点11均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm；内环固定套筒12为中空圆柱形，内径4mm，外径8mm，长度70mm，下端与内环主体10的距离为20mm，上端伸出燃烧室壳体1；高压电极延伸段13为圆柱形，直径4mm，长度20mm；
在沿燃烧室壳体1轴线的方向上，喷油杆距离燃烧室壳体1进口40mm，稳定器距离燃烧室壳体1进口188mm，外环低压电极4在喷油杆下游20mm处，内环高压电极5在外环低压电极4下游6mm处。
在本发明的其他一个具体实施例中，喷油杆2、外环放电触点8、内环放电触点11均由圆心出发，沿径向分布；以喷油杆所在的半径方向作为基准，外环放电触点8顺时针旋转2°，内环放电触点11逆时针旋转3°，使外环放电触点8和内环放电触点11形成一个5°的夹角。
在本发明的一个实施例中，火焰稳定器3由高温合金制成，外环低压电极4、内环高压电极5均由金属钨制成。
还提供一种亚燃冲压燃烧室喷油杆液态煤油等离子体油气活化方法，其基于上述亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，具体为：TBCC发动机冲压燃烧室起动时，将等离子体电源的输出端与内环高压电极5的高压电极延伸段13连接，在内环高压电极5上施加高电压，当电压足够高时，便可在每一组外环放电触点8和内环放电触点11之间形成电弧等离子体放电，实现整个圆周方向上6组电极同时放电；在气流作用下，电弧等离子体放电通道被不断拉长，最终断裂，随后在电极间重新击穿放电形成电弧，并周期性的重复上述过程。
本发明优点如下：
通过产生电弧等离子体放电，对喷油杆喷出的燃油进行油气活化处理，能够提升低工况下亚燃冲压燃烧室的点熄火性能与燃烧效率，显著改善TBCC发动机模态转换阶段的推进效能。
等离子体放电具有结构简单、放电参数可调、频响高、来流适应性好的优点，可以在不改变燃烧室几何结构的前提下，实现宽参数范围内的点火与燃烧调控。
采用同心环状的电极布局可以根据实际需要，在燃烧室内部布置多组放电电极，增大等离子体的作用区域，对更多的油气混合气进行活化处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施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简单地介绍。
图1为本发明的剖视结构简图；
图2为外环低压电极4结构简图；
图3为内环高压电极5结构简图；
图4为本发明中喷油杆2、外环低压电极4、内环高压电极5的后视结构简图；
图5为滑动弧等离子体激励器工作原理图。
附图标记：①燃烧室壳体，②喷油杆，③火焰稳定器，④外环低压电极，⑤内环高压电极，⑥外环低压电极主体，⑦外环低压电极固定杆，⑧外环低压电极放电触点，⑨内环高压电极高压接线柱，⑩内环高压电极主体，内环高压电极放电触点，/>内环高压电极固定套筒，/>高压电极延伸段。
具体实施方式
为本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和以下实施对本发明作进一步详细描述。
本发明提供一种针对亚燃冲压燃烧室喷油杆的同心环状等离子体燃油活化装置，包括燃烧室壳体1、喷油杆2、火焰稳定器3、外环低压电极4，内环高压电极5。
燃烧室壳体1为圆柱形中空筒体，由高温合金制成。
喷油杆2为空心金属杆，在靠近燃烧室进口的截面上，沿圆周方向均匀布置多个完全相同的喷油杆2，每个喷油杆2沿燃烧室圆周半径的方向以焊接形式，固定在燃烧室壳体1上，深入燃烧室内的一端封闭，燃烧室壳体外的一端与发动机供油管路连接，每根喷油杆壁面上开有例如2个喷油孔，喷孔方向沿燃烧室轴线方向指向下游，在本发明的一个具体实施例中，两个喷孔距离喷油杆远端的距离分别为15mm、40mm(远端是指远离供油进口的一端，即插入燃烧室内部的一端)。高压煤油从喷油孔中喷出，在压力作用下雾化成细小的液滴，并以近似圆锥的形状向下游喷射；
火焰稳定器3为亚燃冲压燃烧室常见的蒸发式火焰稳定器(郑殿峰，张会强，林文漪等.蒸发式稳定器常压和低压燃烧性能试验研究[J].哈尔滨工业大学学报，2004(12)：1724-1728.)，与燃烧室壳体1同轴，由高温合金制成，位于喷油杆的下游，通过安装支架以螺栓连接的形式与燃烧室壳体1固定在一起。
外环低压电极4由圆形外环主体6、外环固定杆7、外环放电触点8组成，外环低压电极4由金属钨制成，如图2所示。外环低压电极4的圆形外环主体6与燃烧室壳体1同轴布置，在本发明的一个具体实施例中，沿轴向看，外环低压电极4所处平面位于喷油杆所处燃烧室内部轴向截面下游20mm处。为固定外环低压电极4，沿外环低压电极4的径向、自外环低压电极4向外延伸出多根完全相同的外环固定杆7，多根外环固定杆7沿外环低压电极4的外环主体6均匀分布。外环固定杆7与燃烧室壳体1通过焊接方式连接，将外环低压电极4固定在燃烧室中，外环固定杆7的长度由外环主体6及燃烧室壳体1的尺寸确定。外环放电触点8为沿外环低压电极4径向由外向内延伸的多根完全相同的短杆，多根外环放电触点8沿外环主体6的周向均匀分布，外环放电触点8用于与内环高压电极5的放电触点导通，产生电弧等离子体。
内环高压电极5由内环高压接线柱9、内环主体10、内环放电触点11组成，如图3所示。内环高压接线柱9、内环主体10、内环放电触点11为一个整体，由金属钨制成。
如图3所示，内环主体10为圆环形电极，其与燃烧室壳体1、外环低压电极4的外环主体6均在同一轴线上，在本发明的一个具体实施例中，沿轴向看，内环高压电极5所处平面位于外环低压电极4所处平面下游6mm处。内环主体10的直径小于外环主体6的直径。
为固定内环高压电极5并与高压电源连接，沿内环主体10径向、自内向外延伸出多根完全相同的内环高压接线柱9，多根内环高压接线柱9沿内环主体10的圆周均匀分布。
为了实现内环高压接线柱9与燃烧室壳体1的绝缘，设计中空圆柱状的内环固定套筒12。
为便于安装，首先缩短内环高压接线柱9的长度，使带有内环高压接线柱9的内环主体10可整体放置于燃烧室壳体1中，随后通过燃烧室壳体1上预留的安装孔(例如螺纹安装孔)，将内环固定套筒12例如以螺纹固定的方式，沿半径方向深入燃烧室内并与燃烧室壳体1保持固定，包裹住内环高压接线柱9并保持固定，例如使用高温胶粘结固定。此时，由于内环高压接线柱9由于长度不足，未能伸出燃烧室壳体1外侧，因此，在内环固定套筒12中自外向内再插入一段高压电极延伸段13并保持固定，保证其与内环高压接线柱9良好接触，将高压电极延伸段13与等离子体电源连接，即可在电极上施加高电压。例如使用高温胶将高压电极延伸段13粘结到内环固定套筒12内。由此可见，燃烧室壳体1上预留的安装孔位置和数量需要根据内环高压接线柱9确定。
内环放电触点11为沿内环主体10径向、自内向外延伸出的多根完全相同的短杆，多根内环放电触点11沿内环主体10圆周均匀分布，多根内环放电触点11外部端头与外环低压电极4的外环放电触点8的内部端头相对，但彼此之间保留一定距离作为放电间隙。因此，内环放电触点11和外环放电触点8的数量和位置一一对应。
在本发明的一个具体实施例中，喷油杆数量为6根，沿轴向均匀布置。
在本发明的另一个实施例中，外环低压电极4和内环高压电极5上均布置6个放电触点，放电时可形成6条滑动弧通道。6个外环放电触点8和6个内环放电触点11分别均匀分布在外环主体6和内环主体10上。6组放电电极均位于喷油杆下游正后方，以便对更多的煤油进行处理。
在本发明的另一个具体实施例中：
燃烧室壳体1的壁厚为10mm、内径为240mm、长度为400mm；
喷油杆2的外径为8mm、内径为4mm、总长120mm、深入燃烧室内的长度为100mm、喷油杆上布置2处喷油孔，距离喷油杆低端距离分别为20mm、45mm，喷油孔直径为1mm；
外环低压电极4的外环主体6内径112mm，外径116mm；外环固定杆7为圆柱形，直径2mm，长度61mm，与燃烧室壳体1的内表面焊接在一起；6个外环放电触点8均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm。
内环高压电极5的内环主体10内径60mm，外径64mm，内环高压接线柱9的直径为4mm，长度80mm，6个内环放电触点11均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm。内环固定套筒12为中空圆柱形，内径4mm，外径8mm，长度70mm，下端与内环主体10的距离为20mm，上端伸出燃烧室壳体1。高压电极延伸段13为圆柱形，直径4mm，长度20mm，以确保能够伸出内环固定套筒12，便于与电源的高压输出端相连。
在沿燃烧室壳体1轴线的方向上，喷油杆距离燃烧室壳体1进口40mm，稳定器距离燃烧室壳体1进口188mm，外环低压电极4在喷油杆下游20mm处，内环高压电极5在外环低压电极4下游6mm处。
由前所述，燃烧室壳体1、外环低压电极4的外环主体6、以及内环高压电极5的内环主体10均为圆形、且三个圆环的圆心在同一条轴线上。因此，由燃烧室进口看，燃烧室壳体1、外环主体6、以及内环主体10为三个同心圆。在本发明的一个具体实施例中，喷油杆2、外环放电触点8、内环放电触点11均由圆心出发，沿径向分布。以喷油杆所在的半径方向作为基准，外环放电触点8顺时针旋转2°，内环放电触点11逆时针旋转3°，即可使外环放电触点8和内环放电触点11形成一个5°的夹角，如图4所示。
还提供一种亚燃冲压燃烧室喷油杆液态煤油等离子体油气活化方法，其基于上述亚燃冲压燃烧室喷油杆同心圆环等离子体燃油活化装置，具体为：TBCC发动机冲压燃烧室起动时，将等离子体电源的输出端与内环高压电极5的高压电极延伸段13连接，在内环高压电极5上施加高电压，当电压足够高时，便可在每一组外环放电触点8和内环放电触点11之间形成电弧等离子体放电，实现整个圆周方向上6组电极同时放电，如图5所示。在气流作用下，电弧等离子体放电通道被不断拉长，最终断裂，随后在电极间重新击穿放电形成电弧，并周期性的重复上述过程。
通过放电产生电弧等离子体，一方面利用电弧显著的热效应，对喷油孔喷出的煤油进行加热，加速煤油的雾化蒸发，使其变成小液滴；另一方面利用电弧等离子体的化学活性，使部分煤油发生裂解化学反应，产生H2、CH4、C2H2等化学活性较强的小分子产物，从而增强油气混合气的化学活性。通过上述两方面的作用，都可以降低亚燃冲压燃烧室点火的难度、提高燃烧室的燃烧效率，以提升亚燃冲压燃烧室的工作性能。
Claims (9)
1.亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，包括燃烧室壳体(1)、喷油杆(2)、火焰稳定器(3)、外环低压电极(4)，内环高压电极(5)；
燃烧室壳体(1)为圆柱形中空筒体，由高温合金制成；
喷油杆(2)为空心金属杆，在靠近燃烧室进口的截面上，沿圆周方向均匀布置多个完全相同的喷油杆(2)，每个喷油杆(2)沿燃烧室圆周半径的方向以焊接形式，固定在燃烧室壳体(1)上，深入燃烧室内的一端封闭，燃烧室壳体外的一端与发动机供油管路连接，每根喷油杆壁面上开有多个喷油孔，喷孔方向沿燃烧室轴线方向指向下游，两个喷孔与喷油杆远端保持一定距离；
火焰稳定器(3)为亚燃冲压燃烧室常见的蒸发式火焰稳定器，与燃烧室壳体(1)同轴，位于喷油杆的下游，与燃烧室壳体(1)固定连接在一起；
外环低压电极(4)由圆形外环主体(6)、外环固定杆(7)、外环放电触点(8)组成；外环低压电极(4)的圆形外环主体(6)与燃烧室壳体(1)同轴布置，沿轴向看，外环低压电极(4)所处平面位于喷油杆所处燃烧室内部轴向截面下游且与其保持一定距离；为固定外环低压电极(4)，沿外环低压电极(4)的径向、自外环低压电极(4)向外延伸出多根完全相同的外环固定杆(7)，多根外环固定杆(7)沿外环低压电极(4)的外环主体(6)均匀分布；外环固定杆(7)与燃烧室壳体(1)固定连接，将外环低压电极(4)固定在燃烧室中，外环固定杆(7)的长度由外环主体(6)及燃烧室壳体(1)的尺寸确定；外环放电触点(8)为沿外环低压电极(4)径向由外向内延伸的多根完全相同的短杆，多根外环放电触点(8)沿外环主体(6)的周向均匀分布；
内环高压电极(5)由内环高压接线柱(9)、内环主体(10)、内环放电触点(11)组成；内环高压接线柱(9)、内环主体(10)、内环放电触点(11)为一个整体；
内环主体(10)为圆环形电极，其与燃烧室壳体(1)、外环低压电极(4)的外环主体(6)均在同一轴线上，沿轴向看，内环高压电极(5)所处平面位于外环低压电极(4)所处平面下游并与其保持一定距离；内环主体(10)的直径小于外环主体(6)的直径；
为固定内环高压电极(5)并与高压电源连接，沿内环主体(10)径向、自内向外延伸出多根完全相同的内环高压接线柱(9)，多根内环高压接线柱(9)沿内环主体(10)的圆周均匀分布；
设置中空圆柱状的内环固定套筒(12)，其沿半径方向通过燃烧室壳体(1)上预留的安装孔深入燃烧室内并与燃烧室壳体(1)保持固定，包裹住内环高压接线柱(9)并保持固定；内环高压接线柱(9)与内环固定套筒(12)中自外向内插入的高压电极延伸段(13)保持良好接触，高压电极延伸段(13)与等离子体电源连接；燃烧室壳体(1)上预留的安装孔位置和数量需要根据内环高压接线柱(9)确定；
内环放电触点(11)为沿内环主体(10)径向、自内向外延伸出的多根完全相同的短杆，多根内环放电触点(11)沿内环主体(10)圆周均匀分布，多根内环放电触点(11)外部端头与外环低压电极(4)的外环放电触点(8)的内部端头相对，但彼此之间保留一定距离作为放电间隙；因此，内环放电触点(11)和外环放电触点(8)的数量和位置一一对应。
2.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，每根喷油杆壁面上开有2个喷油孔，两个喷孔距离喷油杆远端的距离分别为15mm、40mm。
3.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，沿轴向看，外环低压电极(4)所处平面位于喷油杆所处燃烧室内部轴向截面下游20mm处。
4.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，沿轴向看，内环高压电极(5)所处平面位于外环低压电极(4)所处平面下游6mm处。
5.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，喷油杆数量为6根，沿轴向均匀布置；
外环低压电极(4)和内环高压电极(5)上均布置6个放电触点，放电时形成6条滑动弧通道；6个外环放电触点(8)和6个内环放电触点(11)分别均匀分布在外环主体(6)和内环主体(10)上；6组放电电极均位于喷油杆下游正后方。
6.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，
燃烧室壳体(1)的壁厚为10mm、内径为240mm、长度为400mm；
喷油杆(2)的外径为8mm、内径为4mm、总长120mm、深入燃烧室内的长度为100mm、喷油杆上布置2处喷油孔，距离喷油杆远端的距离分别为15mm、40mm，喷油孔直径为1mm；
外环低压电极(4)的外环主体(6)内径112mm，外径116mm；外环固定杆(7)为圆柱形，直径2mm，长度61mm，与燃烧室壳体(1)的内表面焊接在一起；6个外环放电触点(8)均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm；
内环高压电极(5)的内环主体(10)内径60mm，外径64mm，内环高压接线柱(9)的直径为4mm，长度80mm，6个内环放电触点(11)均为圆柱形，直径2mm，长度12.5mm；内环固定套筒(12)为中空圆柱形，内径4mm，外径8mm，长度70mm，下端与内环主体(10)的距离为20mm，上端伸出燃烧室壳体(1)；高压电极延伸段(13)为圆柱形，直径4mm，长度20mm；
在沿燃烧室壳体(1)轴线的方向上，喷油杆距离燃烧室壳体(1)进口40mm，稳定器距离燃烧室壳体(1)进口188mm，外环低压电极(4)在喷油杆下游20mm处，内环高压电极(5)在外环低压电极(4)下游6mm处。
7.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，喷油杆(2)、外环放电触点(8)、内环放电触点(11)均由圆心出发，沿径向分布；以喷油杆所在的半径方向作为基准，外环放电触点(8)顺时针旋转2°，内环放电触点(11)逆时针旋转3°，使外环放电触点(8)和内环放电触点(11)形成一个5°的夹角。
8.如权利要求1所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，火焰稳定器(3)由高温合金制成，外环低压电极(4)、内环高压电极(5)均由金属钨制成。
9.一种亚燃冲压燃烧室喷油杆液态煤油等离子体油气活化方法，其基于如权利要求1至8任一项所述的亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置，其特征在于，具体为：TBCC发动机冲压燃烧室起动时，将等离子体电源的输出端与内环高压电极(5)的高压电极延伸段(13)连接，在内环高压电极(5)上施加高电压，当电压足够高时，便可在每一组外环放电触点(8)和内环放电触点(11)之间形成电弧等离子体放电，实现整个圆周方向上6组电极同时放电；在气流作用下，电弧等离子体放电通道被不断拉长，最终断裂，随后在电极间重新击穿放电形成电弧，并周期性的重复上述过程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310558519.0A CN116518416A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310558519.0A CN116518416A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116518416A true CN116518416A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87394064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310558519.0A Pending CN116518416A (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 亚燃冲压燃烧室喷油杆同心环状等离子体燃油活化装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116518416A (zh) |
-
2023
- 2023-05-17 CN CN202310558519.0A patent/CN116518416A/zh active Pending
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