自给式内燃波转子点火装置及方法制造方法及图纸

本公开提供一种自给式内燃波转子点火装置，包括燃气支管和点火腔，其中，燃气支管的一端与波转子的排气通道连通，另一端穿过波转子的出口密封盘与波转子通道连通；燃气支管用于从排气通道内引流气体，并使气体进入波转子通道；点火腔与燃气支管连接，点火腔用于点燃流经燃气支管的气体。

Self-contained internal combustion wave rotor ignition device and method

【技术实现步骤摘要】
自给式内燃波转子点火装置及方法
本公开涉及一种自给式内燃波转子点火装置及方法。
技术介绍
内燃波转子是一种集波转子增压功能和非定常燃烧效率高为一体的新型燃烧装置，可以取代传统基于等压燃烧发动机的燃烧室部分，组合形成内燃波转子发动机，可以显著提高推进系统的性能。因此近年来内燃波转子技术获得了国内外学者广泛研究与关注。比如现有技术中有一种包含两个波转子通道的简化内燃波转子系统，基于该系统可以方便开展内燃波转子流动和燃烧特性研究。内燃波转子通常包含几十个波转子通道，波转子转速通常高达几千甚至上万转每分钟，每个波转子通道相当于一个独立的非定常工作的燃烧室，波转子每旋转一周为一个循环周期，在该周期内每个波转子通道均需要进行一次点火。因此当点火位置固定后，内燃波转子的点火频率往往高达几千赫兹，很显然传统稳态工作的燃烧装置的点火频率很难满足内燃波转子点火频率要求。另外内燃波转子要实现高的循环效率，与波转子通道内的快速燃烧紧密联系，这要求较大的点火能量。为了满足上述两方面需求，国内外学者通常采用热射流点火装置，比如一种用于内燃波转子点火的连续热射流点火装置，其采用了连续稳定的热射流，满足了内燃波转子点火频率高、点火能量大的需求。尽管在实验研究阶段该方法能够成功实现内燃波转子的点火，然而该点火系统需要单独的空气及燃料供应系统，增加了整个系统的复杂程度，而且增加了实验任务的工作量；另外从实际工程应用角度考虑，携带额外的燃料和氧化剂供应系统也不现实，不符合推进系统质量轻、结构紧凑的需求。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种自给式内燃波转子点火装置以及一种自给式内燃波转子点火方法，涉及航空发动机点火及非定常燃烧
在内燃波转子正常工作过程中，通过燃气支管从排气通道内引流部分高温燃气，高温燃气经燃气支管进入燃料填充完毕的波转子通道，作为点火源实现内燃波转子点火。而在内燃波转子的启动及再点火阶段，可燃混气从排气通道进入燃气支管后，通过点火腔内的点火电嘴和钝体分别实现可燃混气的点火及火焰稳定。本公开的自给式内燃波转子点火装置，不需要额外增加点火系统以及相关的燃料和氧化剂供应系统，在保证可靠点火的前提下，使内燃波转子系统的结构更加紧凑，操作更简便。根据本公开的一个方面，自给式内燃波转子点火装置包括燃气支管和点火腔，其中，燃气支管的一端与波转子的排气通道连通，另一端穿过波转子的出口密封盘与波转子通道连通；燃气支管用于从排气通道内引流气体，并使气体进入波转子通道；点火腔与燃气支管连接，点火腔用于点燃流经燃气支管的气体。根据本公开的至少一个实施方式，点火腔包括钝体和调节螺杆；钝体与调节螺杆连接；调节螺杆带动钝体在点火腔内部及燃气支管内部运动。根据本公开的至少一个实施方式，钝体的形状为斜劈状，沿着燃气支管内的气流方向，钝体的截面积逐渐增加。根据本公开的至少一个实施方式，钝体截面积最大处的截面形状分为两部分，其中，上半部分为矩形，下半部分为圆弧形。根据本公开的至少一个实施方式，点火腔还包括点火电嘴；点火电嘴配置在调节螺杆后方，点火电嘴用于点燃钝体后方的气体；点火电嘴和调节螺杆与点火腔的壁部活动连接。根据本公开的至少一个实施方式，当燃气支管内的气体流经钝体后，在钝体后方形成低速回流区。根据本公开的至少一个实施方式，点火腔还包括调节螺帽，调节螺杆穿过调节螺帽和点火腔的壁部，通过旋转调节螺帽，使调节螺杆带动钝体在点火腔内部及燃气支管内部运动。根据本公开的至少一个实施方式，燃气支管的一端与排气通道内靠近波转子通道排气前侧的一侧连通。根据本公开的至少一个实施方式，燃气支管包括引气段、输运段和喷管段；其中，引气段一端与排气通道内靠近波转子通道排气前侧的一侧连通，另一端与输运段连接，引气段用于从排气通道内引流气体；输运段一端与引气段连接，另一端与喷管段连接，输运段将引气段引流的气体输运到喷管段；喷管段一端与输运段连接，另一端穿过出口密封盘后与波转子通道连通，喷管段用于将输运段输运的气体加速后喷入波转子通道。根据本公开的另一方面，采用上述的点火装置为内燃波转子点火的方法包括以下步骤：将波转子通道内的高温燃气或可燃混气排入波转子的排气通道；燃气支管将排气通道内的高温燃气或可燃混气引入管内；高温燃气或可燃混气流经与燃气支管连通的点火腔时，点火腔点燃可燃混气；高温燃气或点燃后的可燃混气通过燃气支管加速后，进入波转子通道，实现内燃波转子点火。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是根据本公开的至少一个实施方式的自给式内燃波转子点火装置结构示意图。图2是根据本公开的至少一个实施方式的出口密封盘结构示意图。图3是根据本公开的至少一个实施方式的排气通道结构示意图。图4是根据本公开的至少一个实施方式的点火腔拆分示意图。图5是根据本公开的至少一个实施方式的燃气支管结构示意图。图6是根据本公开的至少一个实施方式的自给式点火工作方法示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。内燃波转子点火需要能量大、频率高的点火源，例如采用单独的热射流点火系统进行点火，但该方法存在系统复杂、操作不方便等问题。本公开提供了一种自给式的内燃波转子点火装置，不需要为热射流点火系统提供额外的空气及燃料供应系统，通过燃气支管从排气通道内引流高温燃气或可燃混气用做内燃波转子的点火源，并在燃气支管上安装点火腔，点火腔内布置位置可调的钝体，用来调节用于点火的高温燃气量，同时为启动点火或再点火提供低速回流区，以确保系统可靠运行。下面结合附图并结合实施方式来详细说明本公开。在本公开的一个可选实施方式中，如图1所示，自给式的内燃波转子点火装置包括燃气支管3和点火腔4。其中，燃气支管3的一端与波转子的排气通道2连通，另一端穿过波转子的出口密封盘1与波转子通道连通；燃气支管3用于从排气通道2内引流气体，并使气体进入波转子通道；点火腔4与燃气支管3连接，点火腔4与燃气支管3的内部连通，用于点燃流经燃气支管3的气体。具体的，如图2所示，内燃波转子的出口密封盘1为一环形盘状结构，出口密封盘1上可以开有射流端口1a和排气端口1b。射流端口1a可以为圆形；射流端口1a的半径与燃气支管3的半径相同，以便用于固定燃气支管3。排气端口1b可以为扇环形；排气通道2安装在排气端口1b上。燃气支管3总体结构可以是圆弧形状，这样将不占用系统中心处其他部件的安装空间。燃气支管3的一端与排气通道2连通，另一端穿过出口密封盘1上的射流端口1a后与波转子通道连通。内燃波转子正常工作过程中，高温燃气从排气端口1b排出后进入排气通道2，燃气支管3将高温燃气从排气通道2引入管内，高温燃气经过燃气支管3加速后从射流端口1a射入波转子通道，实现内燃波转子点火。点火腔4安装在燃气支管3上，与燃气支管3连接。优选的，燃气支管3的管壁上开有安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自给式内燃波转子点火装置，其特征在于，包括燃气支管和点火腔，其中，所述燃气支管的一端与波转子的排气通道连通，另一端穿过波转子的出口密封盘与波转子通道连通；所述燃气支管用于从所述排气通道内引流气体，并使所述气体进入波转子通道；所述点火腔与所述燃气支管连接，所述点火腔用于点燃流经所述燃气支管的气体。

【技术特征摘要】
1.一种自给式内燃波转子点火装置，其特征在于，包括燃气支管和点火腔，其中，所述燃气支管的一端与波转子的排气通道连通，另一端穿过波转子的出口密封盘与波转子通道连通；所述燃气支管用于从所述排气通道内引流气体，并使所述气体进入波转子通道；所述点火腔与所述燃气支管连接，所述点火腔用于点燃流经所述燃气支管的气体。2.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，所述点火腔包括钝体和调节螺杆；所述钝体与调节螺杆连接；所述调节螺杆带动所述钝体在所述点火腔内部及所述燃气支管内部运动。3.根据权利要求2所述的点火装置，其特征在于，所述钝体的形状为斜劈状，沿着所述燃气支管内的气流方向，所述钝体的截面积逐渐增加。4.根据权利要求3所述的点火装置，其特征在于，所述钝体截面积最大处的截面形状分为两部分，其中，上半部分为矩形，下半部分为圆弧形。5.根据权利要求4所述的点火装置，其特征在于，所述点火腔还包括点火电嘴；所述点火电嘴配置在所述调节螺杆后方，所述点火电嘴用于点燃所述钝体后方的气体；所述点火电嘴和所述调节螺杆与所述点火腔的壁部活动连接。6.根据权利要求5所述的点火装置，其特征在于，当所述燃气支管内的气体流经所述钝体时，在所述钝体后方形成低速回流区。7.根据权利要求6所述的点火装置，其特征在于，所述点火腔还包括调节螺帽，...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩二磊，刘魁，陈富利，付强，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11