超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，包括激光单元和电极单元；激光单元，用于产生飞秒激光并将激光传输和聚焦到燃烧室内；电极单元，包括阳极和阴极，设置在燃烧室壁面上，阳极和阴极分别连接高压电源的正极和负极，高压电源输出高压电能到阳极和阴极，阴极、阳极与燃烧室壁面之间设有绝缘结构；激光入射到燃烧室内聚焦后击穿燃烧室内的超声速气流形成等离子体通道，且等离子体通道连接阳极和阴极，使阳极和阴极间的高压放电沿着等离子体通道击穿，在高压放电过程中，大量电能沉积在等离子体通道中，点燃超燃冲压发动机燃烧室内的燃料，实现一维点火。本发明专利技术为一维放电点火，放电空间极大延长，点火面积增加，点火时间和点火位置可控，点火成功率提高。点火成功率提高。点火成功率提高。
【技术实现步骤摘要】
超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置
[0001]本专利技术属于超燃冲压发动机
，具体涉及一种超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置。
技术介绍
[0002]高超声速飞行器具备以马赫5以上速度飞行的能力，在超高速机动、远距离飞行、实时侦察和监测等方面具有广泛的应用前景。超燃冲压发动机是高超声速飞行器的动力装置和核心部件。由于超燃冲压发动机燃烧室内来流速度速度快(～1000m/s量级)，燃料在燃烧室内驻留时间短，在这样短的时间内完成压缩、增压并与燃料在超声速流动状态迅速、均匀的完成掺混十分困难，因此超燃冲压发动机燃烧室点火非常困难。
[0003]超燃冲压发动机燃烧室传统点火方式以电火花塞点火为主。其原理是将高压电引入燃烧室，使其在电极间产生火花放电，从而点燃超燃冲压发动机燃烧室内的可燃混合气。电火花塞点火技术的缺点主要包括以下几个方面：
[0004]对于固定构型的超燃冲压发动机燃烧室，电火花塞的放电点火位置不易改变，点火成功率与燃料/空气的混合效果关系较大。
[0005]由于电火花塞需固定在燃烧室壁面上，属于侵入式点火，可能对燃烧室流场造成干扰。
[0006]电火花塞一般只能实现单点点火，放电与混合气的作用范围有限，不利于充分发挥等离子体的点火效能。
[0007]另一个对于传统电火花塞的可能替代技术是激光点火技术，相对传统火花塞点火，激光点火技术有很多优势。首先，可以在燃烧室内最适合的位置点火，点火位置可以远离“冷壁”，避免了壁面造成的热损失和自由基猝灭，更有利于火核发展成可传播的火焰，使得点火的成功率大幅提高。激光点火属于非侵入点火技术，无需电极，避免了对流场的干扰以及电极对于火核的猝灭威胁。其存在的问题是激光点火也属于单点点火，激光能量与燃烧室混合燃气作用范围小，能量利用率过低，因此其点火成功率相对较低
技术实现思路
[0008]针对现有技术存在的超燃冲压发动机点火困难的问题，本专利技术提供一种超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置。
[0009]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，包括激光单元和电极单元；
[0011]激光单元，用于产生飞秒激光并将激光传输和聚焦到燃烧室内；
[0012]电极单元，包括阳极和阴极，设置在燃烧室壁面上，阳极和阴极分别连接高压电源的正极和负极，高压电源输出高压电能到阳极和阴极，阴极和阳极与燃烧室壁面之间设置有绝缘结构，使得阴极和阳极与燃烧室壁面之间绝缘；
[0013]激光入射到燃烧室内聚焦后能够击穿燃烧室内的超声速气流形成等离子体通道，
且所形成的等离子体通道连接阳极和阴极，从而使阳极和阴极间的高压放电沿着等离子体通道击穿，在高压放电过程中，大量电能将沉积在等离子体通道中，点燃超燃冲压发动机燃烧室内的燃料，实现超燃冲压发动机燃烧室的一维点火。
[0014]本专利技术其点火方式为激光诱导放电一维点火，通过对激光单元和高压电源时序的控制，实现点火时间可控；通过对激光聚焦位置的改变或正极、负极在燃烧室中的位置的改变，实现点火位置可控。
[0015]进一步地，本专利技术所述激光单元包括激光器和激光传输单元，激光器用于产生飞秒激光，激光传输单元用于将激光传输和聚焦到燃烧室内。
[0016]进一步地，本专利技术所述激光器为飞秒激光器。
[0017]进一步地，本专利技术所述激光传输单元包括沿激光光路顺次设置的高反镜和聚焦透镜，激光经过高反镜和聚焦透镜后导入燃烧室内，聚焦透镜使激光击穿燃烧室内的气流，形成等离子体。
[0018]进一步地，本专利技术所述高压电源为高压直流脉冲电源或高压交流电源。
[0019]进一步地，本专利技术所述等离子体通道位于阳极和阴极之间的连线的正上方。
[0020]进一步地，本专利技术所述燃烧室为以凹腔为稳焰器的燃烧室，在燃烧室的底部设置有凹腔。
[0021]进一步地，本专利技术所述电极单元设置在凹腔的底壁上。
[0022]进一步地，本专利技术所述电极单元包括绝缘陶瓷体，绝缘陶瓷体安装在凹腔的底壁上，阳极和阴极设置在绝缘陶瓷体上，使阴极和阳极与燃烧室壁面之间绝缘。
[0023]通过上述技术方案，本专利技术能够达到的有益技术效果是：
[0024]本专利技术利用激光诱导等离子体通道引导放电点火，可精确控制放电的时间和位置，使发动机内的点火变得简单易控。
[0025]本专利技术中的激光发生器为激光发生器为飞秒激光器，飞秒激光诱导等离子中含有有助于燃烧的自由基，使后续的放电点火变得更加容易。
[0026]飞秒激光诱导等离子体放电会产生一维膨胀波，膨胀波可向周围推进火焰面，进而提高火焰传播速度。
[0027]与电火花塞单点放电点火相比，本专利技术为一维放电点火，放电空间极大延长，点火面积增加，点火成功率提高。
附图说明
[0028]图1是本专利技术一实施例的水平剖面示意图。
[0029]图2是本专利技术一实施例的垂直剖面示意图。
[0030]图中标号说明：
[0031]1、飞秒激光器；2、激光光束；3、高反镜；4、聚焦透镜；5、燃烧室；6、等离子体通道；7、阳极；8、阴极；9、绝缘陶瓷体；10、高压电源；11、导线；12、光束收集器；13、凹腔；14、超声速空气气流；15、燃料。
具体实施方式
[0032]为了使本公开专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，
并根据附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，未描述的内容以及部分英文简写为所属
中普通技术人员所熟知的内容。本实施例中给定的一些特定参数仅作为示范，在不同的实时方式中该值可以相应地改变为合适的值。
[0033]本专利技术一实施例提供一种超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，包括激光单元和电极单元。
[0034]激光单元，用于产生激光并将激光传输和聚焦到燃烧室内；
[0035]电极单元，包括阳极7和阴极8，设置在燃烧室5壁面上，阳极和阴极分别连接高压电源10的正极和负极，高压电源输出高压电能到阳极7和阴极8，阳极7和阴极8与燃烧室壁面之间设置有绝缘结构，使得阳极7和阴极8与燃烧室壁面之间绝缘；
[0036]激光入射到燃烧室内聚焦后能够击穿燃烧室内的超声速气流形成等离子体通道，且所形成的等离子体通道连接阳极和阴极，从而使阳极和阴极间的高压放电沿着等离子体通道击穿，在高压放电过程中，大量电能将沉积在等离子体通道中，点燃超燃冲压发动机燃烧室内的燃料，实现超燃冲压发动机燃烧室的一维点火。
[0037]本专利技术其点火方式为激光诱导放电一维点火，通过对激光单元和高压电源时序的控制，实现点火时间可控；通过对激光聚焦位置的改变或者通过正极、负极在燃烧室中的位置的改变，实现点火位置可控。如图1所示，本专利技术一实施例中的激光单元包括飞秒激光器1、高反镜3和聚焦透镜4，飞秒激光器1产生的激光光束2经过高反镜3和聚焦透镜4后导入超燃冲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，其特征在于，包括激光单元和电极单元；激光单元，用于产生飞秒激光并将激光传输和聚焦到燃烧室内；电极单元，包括阳极和阴极，设置在燃烧室壁面上，阳极和阴极分别连接高压电源的正极和负极，高压电源输出高压电能到阳极和阴极，阴极、阳极与燃烧室壁面之间设置有绝缘结构，使得阴极、阳极与燃烧室壁面之间绝缘；激光入射到燃烧室内聚焦后能够击穿燃烧室内的超声速气流形成等离子体通道，且所形成的等离子体通道连接阳极和阴极，从而使阳极和阴极间的高压放电沿着等离子体通道击穿，在高压放电过程中，大量电能将沉积在等离子体通道中，点燃超燃冲压发动机燃烧室内的燃料，实现超燃冲压发动机燃烧室的一维点火。2.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，其特征在于，通过对激光单元和高压电源时序的控制，实现点火时间可控；通过对激光聚焦位置的改变或者通过正极、负极在燃烧室中的位置的改变，实现点火位置可控。3.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃烧室一维可控点火装置，其特征在于，激光单元包括飞秒激光器和激光传输单元，激光发生器用于产生飞秒激光，激光传输单元用于将激光传输并且聚焦到燃烧室内。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱家健，罗天罡，闫博，万明罡，孙永超，孙明波，高强，李博，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。