The invention discloses an active control method for high frequency combustion instability based on plasma, which includes step 1: plasma exciter arrangement: plasma exciter is arranged in the injector and/or on the upper and lower wall of adjacent injection panel; step 2, presupposition of high frequency combustion instability condition; step 3, monitoring pressure signal of combustion chamber; step 4, high frequency combustion instability phenomenon; Suppression: When the pressure oscillation amplitude of the pressure signal monitored in step 3 reaches the preset maximum pressure oscillation amplitude and the frequency reaches above 1 kHz, the plasma exciter is turned on until the high frequency combustion instability is eliminated. The invention can flexibly control the combustion flow field in an engine and actively cope with the high frequency combustion instability under different working conditions. At the same time, there is no traditional mechanical structure, which avoids the problems of thermal protection, and the response is fast. The time scale of electrical control and plasma is much smaller than that of flow and combustion in the engine, which can suppress the high frequency combustion instability in the first time.
【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法
本专利技术涉及液体火箭发动机、航空发动机、内燃机等动力装置领域,特别是一种基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法。
技术介绍
当前,航天运载器、高超声速飞行器以及空天飞机等大都采用了液体火箭发动机作为主要动力装置。然而,自上世纪三十年代末在液体火箭发动机内发现燃烧不稳定现象以来,每一种型号液体火箭发动机在研制过程中几乎都会遇到各种燃烧不稳定性问题,高频燃烧不稳定一般是指特征频率大于1000Hz的高幅值压力振荡的不稳定燃烧现象。我国长征系列运载火箭的研制过程中也一直伴随着燃烧不稳定问题,积累了丰富的工程经验,处理好燃烧不稳定问题也是当前我国新一代无毒、无污染大推力火箭发动机研制的重要工作之一。遗憾的是迄今为止,不论是对燃烧不稳定本身的认识,还是解决方法,都还主要依靠工程经验或者半经验理论。不稳定燃烧,尤其是高频不稳定燃烧已成为制约液体火箭发动机技术发展的主要瓶颈之一。高频燃烧不稳定主要表现出如下特点:具有严重的破坏后果、具有很强的复杂性、具有高度的敏感性。另外,发生高频燃烧不稳定时燃烧室内压力分布极不均匀,燃烧过程与燃烧室声学振荡发生耦合,会导致燃烧室喷注面板及燃烧室内壁面烧蚀,发动机组件或导管损坏,燃烧室烧毁甚至爆炸。因此,在大多数情况下即使付出高昂的代价也要解决这一问题。一直以来,国际上解决高频燃烧不稳定的主要方法是在工程上通过反复修改整个发动机燃烧室结构参数和喷嘴参数,或是采取在燃烧室喷注面板布置声腔、隔板等措施。这样虽然能够在一定程度上提高液体火箭发动机燃烧稳定性并抑制试车中出现的部分燃烧不稳定现象,但 ...
【技术保护点】
1.一种基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,等离子体激励器布设:在喷注器内和/或邻近喷注面板的上下游壁面布设等离子体激励器;步骤2,高频燃烧不稳定条件预设:对燃烧室高频燃烧时所允许的最大压力振荡幅度进行预设,当燃烧室内的压力振荡幅度小于预设的最大压力振荡幅度或者压力振荡特征频率低于1 kHz时,认为未发生高频燃烧不稳定;当燃烧室内的压力振荡幅度等于或超过预设的最大压力振荡幅度且频率达到1 kHz以上时,认为发生了高频燃烧不稳定;步骤3,对燃烧室的压力信号进行监测;步骤4,高频燃烧不稳定现象抑制:当步骤3监测到的压力信号中压力振荡幅度和频率达到步骤2预设的高频燃烧不稳定条件时,将步骤1布设的等离子体激励器开启,直至高频燃烧不稳定现象消除。
【技术特征摘要】
1.一种基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,等离子体激励器布设:在喷注器内和/或邻近喷注面板的上下游壁面布设等离子体激励器;步骤2,高频燃烧不稳定条件预设:对燃烧室高频燃烧时所允许的最大压力振荡幅度进行预设,当燃烧室内的压力振荡幅度小于预设的最大压力振荡幅度或者压力振荡特征频率低于1kHz时,认为未发生高频燃烧不稳定;当燃烧室内的压力振荡幅度等于或超过预设的最大压力振荡幅度且频率达到1kHz以上时,认为发生了高频燃烧不稳定;步骤3,对燃烧室的压力信号进行监测;步骤4,高频燃烧不稳定现象抑制:当步骤3监测到的压力信号中压力振荡幅度和频率达到步骤2预设的高频燃烧不稳定条件时,将步骤1布设的等离子体激励器开启,直至高频燃烧不稳定现象消除。2.根据权利要求1所述的基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法,其特征在于:步骤1中,等离子体激励器布设在喷注器内,等离子体激励器包括高压电极和两个地电极;喷注器包括从内至外依次同轴设置的氧化剂通道和燃料通道;其中,氧化剂通道的外壁面作为高压电极,燃料通道的外壁面作为其中一个地电极;在氧化剂通道的正中心沿轴向插入一根实心杆作为另一根地电极;通过接通不同的地电极,能实现氧化剂通道放电、燃料通道放电以及氧化剂通道和燃料通道同时放电。3.根据权利要求2所述的基于等离子体的高频燃烧不稳定主动控制方法,其特征在于:高压电极和两个地电极中任意一个、两个或三个朝放电一侧的表面敷设介质阻挡...
【专利技术属性】
技术研发人员:聂万胜,周思引,郭康康,
申请(专利权)人:中国人民解放军战略支援部队航天工程大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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