本发明专利技术公开了一种预燃式航空发动机等离子体点火器，包括外管、陶瓷管燃料通道、阴极部、阳极、绝缘套、衬套和顶盖，阴极部套装在陶瓷管燃料通道中下部，陶瓷管燃料通道前端设有喷嘴，绝缘套套装在阴极部中上部，绝缘套设置在外管内，外管下部外壁开有进气孔，阳极设置在进气孔下方，阳极上部位于外管内且与外管螺纹连接，阳极为中空回转体；阴极部包括阴极座和阴极，阴极上部与阴极座下部螺纹连接，阳极内壁中部设有螺旋槽；衬套下端与阴极座上端固定连接，顶盖套装在衬套外，顶盖下部与外管上端固定连接。本发明专利技术通过在阴极部内加装陶瓷管燃料通道使反应发生在阳极外面从而保护了电极，也增加了安全性，并且很好的解决了绝缘的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种预燃式航空发动机等离子体点火器
本专利技术属于航空发动机
，具体是涉及一种预燃式航空发动机等离子体点火器。
技术介绍
燃烧室是航空发动机的一个核心部件，连续的、高速气流在其中进行燃烧。在这样的高速流动的气流中燃烧火焰很容易被吹灭，所以，在发动机启动中，实现燃烧室可靠点火至关重要。点火的成功率直接关系到整个动力装置的安全可靠运行，这对点火装置的性能提出了较高要求。目前，航空涡轮发动机主燃烧室的点火装置使用的点火方式为电嘴点火；加力燃烧室的点火装置使用的点火方式主要有电嘴点火、预燃室点火、热射流点火和催化点火，各种点火方式都存在一定的局限性。主燃烧室和加力燃烧室的点火装置主要存在的问题为：(1)电嘴点火是用高能电嘴产生电火花点火，点火核心区面积较小，能够点燃的区域有限；尤其是发动机在高空工作时，空中点火包线小，点火成功率低，不利于高空二次点火；(2)电嘴点火形成的点火核心区离火焰筒壁面近，火团无法深入燃烧室中心回流区，点火效果有限；(3)电嘴点火对混合气的雾化条件要求苛刻，点火效率和燃烧效率受液雾状态影响较大；(4)在高空点火时，需要高空补氧装置才能实现电火花点火，增加了结构的复杂性和重量；(5)预燃室点火方式中预燃室占据空间大，重量大，影响了发动机的减重设计；(6)热射流点火时，“火舌”穿过涡轮时温度很高，对涡轮的热强度和性能提出了要求。由此看来，目前在航空发动机上常见的点火方式存在诸多缺点，制约了航空发动机性能的进一步提升。因此，设计一种结构简单、点火可靠、点火效率高的点火器对于先进航空发动机而言十分重要。近年来，等离子体点火技术是航空
中的一项新课题，从问世以来就以其独有的点火功能和独具的优点跻身于先进的点火技术行列。等离子体是物质存在的第四态，是由部分电子被剥夺后的带电正离子、负离子、自由基和各种活性基团组成的集合体，也被称为“电浆体”。等离子体点火是利用气体放电形成局部高温区域，并激发大量活性粒子，实现快速点燃可燃混合气或者强化燃烧进程的一种燃烧方式。在等离子体点火研究领域，等离子体射流点火是其中的一个重要研究方向，利用等离子体射流点火主要有这些优点：(1)由于等离子流高温核团是以高速射流方式喷射而出的，所以有利于点火介质内的定向移动，射流的扩散有利于火焰面的拓展，从而能够实现大范围点火；(2)等离子体射流点火能够缩短点火延迟时间；(3)等离子体射流点火能够拓宽点火边界。在专利号为201410568885的中国专利技术专利中，公开了一种拉长电弧等离子体射流点火器，但该专利技术专利中存在以下几个比较严重的问题：(1)该点火器点火时电弧集中于阴极尖端某处，由于电弧温度极高，所以很容易烧蚀阴极；(2)该点火器没有很好的解决燃料通道的绝缘问题，燃料通用性差。在现有的研究中公开了一种预燃室等离子体射流点火器，如图1所示，但是其存在以下几个比较严重的问题：(1)该预燃室等离子体射流点火器发生反应在阳极附近，采用阳极侧进燃料方式，该类型点火器使电极附近温度大幅升高，从而很容易损坏电极，使点火器使用寿命变短，不利于实际当中的应用，也增加了发生安全问题的概率；(2)该点火器结构较为复杂，燃料入口位于前端不便于插入到各种腔室中，不便于实际过程中的应用；(3)该点火器钨针前端较尖锐，点火时电弧集中于阴极尖端某处，由于电弧温度极高，所以容易烧蚀阴极；(4)该点火器没有很好的解决燃料通道的绝缘问题，燃料通用性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其通过在阴极部内加装陶瓷管燃料通道，使燃料从陶瓷管燃料通道出口射出后直接射出阳极，未经过阳极收敛段，尽可能地减少燃料在阳极内反应，主要在阳极出口外部掺混反应，起到保护阳极的作用；反应发生在外面使核心点火区面积变大，使可点火面积变大，从而使发动机可以更好的在高空高寒、高原地区工作；陶瓷管燃料通道有利于燃料更好的绝缘，从而不仅可以使用气体燃料也可以使用液体燃料，提高了装置的实用性，进而提升了航空发动机的性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：包括外管、陶瓷管燃料通道、阴极部、阳极、绝缘套、衬套和顶盖，所述阴极部套装在陶瓷管燃料通道的中下部，所述陶瓷管燃料通道的前端设置有喷嘴，所述绝缘套套装在所述阴极部的中上部，所述绝缘套设置在外管内，所述外管的下部外壁上一周均匀开有多个进气孔，所述阳极设置在进气孔的下方，所述阳极的上部位于外管内且与外管螺纹连接，所述阳极为中空回转体；所述阴极部包括阴极座和阴极，所述阴极座的下部设置有内壁具有第一内螺纹的凹槽，所述阴极的上部设置有与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹，所述阴极的上部与所述凹槽螺纹连接，所述阴极的上部和阴极座均位于绝缘套内，所述阴极的下部位于阳极内，所述阳极的内壁中部设置有螺旋槽；所述衬套的下端与阴极座的上端固定连接，所述顶盖套装在衬套外且与衬套的上部固定连接，所述顶盖的下部与外管的上端固定连接，所述外管上设置有一端与阴极座连接的电极。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阴极由空心圆柱阴极主体和空心倒圆台形端头组成，所述空心圆柱阴极主体和空心倒圆台形端头一体成型。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阴极座的上部一周开有多个安装孔，其中一个所述安装孔上设置有一端与其连接的绝缘管，所述绝缘管的另一端穿出外管，所述电极穿过绝缘管，与所述绝缘管相对的安装孔内设置有堵盖。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述陶瓷管燃料通道、阴极座、阴极、绝缘套、阳极、衬套和顶盖的中轴线相重合。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阳极的内部中空结构分为大圆柱腔室段、倒圆台腔室段和小圆柱腔室段，所述大圆柱腔室段、倒圆台腔室段和小圆柱腔室段从上至下依次设置且相连通，所述倒圆台腔室段和小圆柱腔室段共同构成电离区，所述螺旋槽设置在倒圆台腔室段的内壁上。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阴极座的上部和绝缘套的上部阶梯配合。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述喷嘴为圆孔，所述喷嘴的孔径为0.1mm～0.5mm。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述陶瓷管燃料通道的下端与阴极的下端相平齐。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述衬套的下端设置有第二外螺纹，所述阴极座的上端内壁设置有与所述第二外螺纹相配合的第二内螺纹，所述衬套的下端与阴极座的上端螺纹连接；所述顶盖的上部内壁设置有第三内螺纹，所述衬套的上部设置有与所述第三内螺纹相配合的第三外螺纹，所述顶盖的上部与衬套的上部螺纹连接；所述顶盖的下部设置有第四外螺纹，所述外管的上端内壁设置有与所述第四外螺纹相配合的第四内螺纹，所述顶盖的下部与外管的上端螺纹连接。上述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阳极的一周均匀设置有多个呈竖直布设的阳极冷却孔。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术从结构上来说，通过在阴极部内加装陶瓷管燃料通道使装置简化，使点火器头部可以均匀细长，对结构进行了优化，能够大大简化点火装置的进气结构。2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：包括外管(12)、陶瓷管燃料通道(1)、阴极部、阳极(5)、绝缘套(4)、衬套(9)和顶盖(7)，所述阴极部套装在陶瓷管燃料通道(1)的中下部，所述陶瓷管燃料通道(1)的前端设置有喷嘴(1‑1)，所述绝缘套(4)套装在所述阴极部的中上部，所述绝缘套(4)设置在外管(12)内，所述外管(12)的下部外壁上一周均匀开有多个进气孔(8)，所述阳极(5)设置在进气孔(8)的下方，所述阳极(5)的上部位于外管(12)内且与外管(12)螺纹连接，所述阳极(5)为中空回转体；所述阴极部包括阴极座(2)和阴极(3)，所述阴极座(2)的下部设置有内壁具有第一内螺纹的凹槽，所述阴极(3)的上部设置有与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹，所述阴极(3)的上部与所述凹槽螺纹连接，所述阴极(3)的上部和阴极座(2)均位于绝缘套(4)内，所述阴极(3)的下部位于阳极(5)内，所述阳极(5)的内壁中部设置有螺旋槽(6)；所述衬套(9)的下端与阴极座(2)的上端固定连接，所述顶盖(7)套装在衬套(9)外且与衬套(9)的上部固定连接，所述顶盖(7)的下部与外管(12)的上端固定连接，所述外管(12)上设置有一端与阴极座(2)连接的电极(13)。...
【技术特征摘要】
1.一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：包括外管(12)、陶瓷管燃料通道(1)、阴极部、阳极(5)、绝缘套(4)、衬套(9)和顶盖(7)，所述阴极部套装在陶瓷管燃料通道(1)的中下部，所述陶瓷管燃料通道(1)的前端设置有喷嘴(1-1)，所述绝缘套(4)套装在所述阴极部的中上部，所述绝缘套(4)设置在外管(12)内，所述外管(12)的下部外壁上一周均匀开有多个进气孔(8)，所述阳极(5)设置在进气孔(8)的下方，所述阳极(5)的上部位于外管(12)内且与外管(12)螺纹连接，所述阳极(5)为中空回转体；所述阴极部包括阴极座(2)和阴极(3)，所述阴极座(2)的下部设置有内壁具有第一内螺纹的凹槽，所述阴极(3)的上部设置有与所述第一内螺纹相配合的第一外螺纹，所述阴极(3)的上部与所述凹槽螺纹连接，所述阴极(3)的上部和阴极座(2)均位于绝缘套(4)内，所述阴极(3)的下部位于阳极(5)内，所述阳极(5)的内壁中部设置有螺旋槽(6)；所述衬套(9)的下端与阴极座(2)的上端固定连接，所述顶盖(7)套装在衬套(9)外且与衬套(9)的上部固定连接，所述顶盖(7)的下部与外管(12)的上端固定连接，所述外管(12)上设置有一端与阴极座(2)连接的电极(13)。2.按照权利要求1所述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阴极(3)由空心圆柱阴极主体(3-1)和空心倒圆台形端头(3-2)组成，所述空心圆柱阴极主体(3-1)和空心倒圆台形端头(3-2)一体成型。3.按照权利要求1或2所述的一种预燃式航空发动机等离子体点火器，其特征在于：所述阴极座(2)的上部一周开有多个安装孔(2-1)，其中一个所述安装孔(2-1)上设置有一端与其连接的绝缘管(10)，所述绝缘管(10)的另一端穿出外管(12)，所述电极(13)穿过绝缘管(10)，与所述绝缘管(10)相对的安装孔(2-1)内设置有堵盖(11)。4.按照权利要求1或2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：于锦禄，蒋永健，杨鹏，王思博，黄丹青，蒋陆昀，丁未，何立明，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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