本发明专利技术公开了一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其包括输油管、初级雾化器、次级雾化器、阴极和阳极，初级雾化器内设置有初级雾化腔，输油管的出油口与初级雾化腔的一端相连通且用于将燃油通过初级雾化腔内安装的燃油喷嘴喷入次级雾化腔内；次级雾化器内设置次级雾化腔，初级雾化腔的另一端与次级雾化腔的一端相连通且用于将初级雾化腔内的燃油喷入次级雾化腔内，次级雾化器的侧壁上开设有用于连通次级雾化器外侧与次级雾化腔的雾化孔；阴极上设置有混合燃油通道，阳极设置在阴极的外侧。本发明专利技术通过初级雾化器和次级雾化器对煤油进行多次雾化，有利于减小雾化燃油粒径，能有效提高燃烧效率和点火性能。性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器
[0001]本专利技术涉及航空发动机燃烧室点火领域，特别是涉及一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器。
技术介绍
[0002]随着飞机的飞行性能不断提高，对飞机发动机工作性能提出了更高的要求，高效的点火方式和更宽的点火边界成为飞机的重要设计指标。
[0003]目前，电火花点火为常见的发动机燃烧室点火方式，但此种点火方式存在许多缺点。电火花点火能量较小，很多条件下无法顺利点燃混合气，点火效率低，此外燃料在冲压发动机中驻留时间较短，电火花点火器也很难实现稳定点火。而发动机在高空、高速等恶劣工况下，容易出现熄火状态，该点火方式难以在高空进行二次点火。由此可见，传统点火方式的点火边界远小于飞机的飞行包线，因此需要一种新型点火器，有效拓宽空中点火边界。
[0004]等离子体又叫做电浆，是部分原子、分子和分子团等被剥夺电子或被电离产生的离子、离子团和活性物质等，等离子体呈现出激发的不稳定性，具有显著的高能特征，处于低熵的状态。目前产生等离子体技术主要有滑动弧放电、介质阻挡放电、微波放电、纳秒脉冲放电、等离子体射流等，其中滑动弧放电产生装置结构简单，对电极烧蚀小，能产生大量活性粒子，兼具平衡等离子体和非平衡等离子体的部分优点。近年来，等离子体强化燃烧成为燃烧领域的热点，等离子体可通过其热效应、输运效应及动力学效应来降低燃烧室内化学反应的活化能。经研究非平衡态等离子体也能够通过释放电子、离子和活性基团，打断燃油分子化学键，使燃油大分子裂解为小分子和改变燃油化学反应路径等方式来实现燃油助燃。在等离子体强化燃烧领域中，等离子体射流点火具有点火温度高、范围大、延迟时间短和效果好的优点，是提高发动机高空二次点火能力、拓宽空中点火边界的重要途径。
[0005]在CN104454290A的专利技术专利中，中国人民解放军空军工程大学公开了一种拉长电弧等离子体射流点火器，但该专利技术没有引入燃油通道和实施预燃，其存在电功率大、射流刚度不足的缺点。在CN109057972A的专利技术专利中，中国人民解放军空军工程大学公开了一种预燃式航空发动机等离子体点火器。在CN107842427B的专利技术专利中，西安交通大学公开了一种预燃式等离子体点火器及点火方法，但上述专利技术都没有采用等离子体射流点火，且燃油没有与空气充分混合，雾化效果不好。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，通过初级雾化器和次级雾化器对煤油进行多次雾化，有利于减小雾化燃油粒径，能有效提高燃烧效率和点火性能。
[0007]为实现上述目的，专利技术采用的技术方案是：一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其包括输油管、初级雾化器、次级雾化器、阴极、阳极和燃油喷嘴，所述初级雾化器内设置有初级雾化腔，所述燃油喷嘴设置在初级雾化腔内，所述燃油喷嘴
的进油口与输油管相连通；所述次级雾化器内设置次级雾化腔，所述初级雾化腔的另一端与次级雾化腔的一端相连通且燃油经过所述燃油喷嘴从初级雾化腔喷入与初级雾化腔相连通的次级雾化腔内，所述次级雾化器的侧壁上开设有用于连通次级雾化器外侧与次级雾化腔的雾化孔；所述阴极上设置有混合燃油通道，所述混合燃油通道的一端与次级雾化腔的另一端相连通；所述阳极设置在阴极的外侧。
[0008]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述雾化孔的直径为1mm～3mm，所述雾化孔中心线与次级雾化器的轴向成45
°
～70
°
的夹角，所述雾化孔中心线与次级雾化器的径向成30
°
～60
°
的夹角，所述雾化孔的数量为多个且多个雾化孔通过均匀阵列的方式开设在次级雾化器的侧壁上。
[0009]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述雾化孔沿次级雾化器周向阵列的个数为6～8个，所述雾化孔沿次级雾化器轴向阵列的个数为3～6个，所述靠近次级雾化器上表面一侧雾化孔的中心与次级雾化器的上表面的距离为10mm～15mm。
[0010]上述基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器还包括绝缘体和外壳，所述绝缘体套装在输油管的外侧且与输油管螺纹连接；所述外壳的一端与绝缘体螺纹连接，所述初级雾化器和次级雾化器均位于外壳内，所述外壳的另一端与阳极螺纹连接。
[0011]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述外壳为内径一致的薄壁回转体结构，所述外壳上半段的厚度大于下半段的厚度，所述外壳下半段的长度为20mm～25mm，所述外壳上半段上开设有进气孔且所述进气孔用于与空气快速插头连接，所述进气孔与外壳上端面的距离为10mm～15mm。
[0012]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述阳极为中空回转体结构，所述阳极上部的外表面上设置有外螺纹，所述外壳下部的内壁上设置有内螺纹，所述阳极通过阳极上设置的外螺纹与外壳上设置的内螺纹的配合可调整的安装在外壳的下部。
[0013]上述基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器还包括旋流器，所述旋流器设置在外壳内且位于次级雾化器下端的外侧。
[0014]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述旋流器上开设有旋流孔，所述旋流孔的直径为1mm～3mm，所述旋流孔的中心线与旋流器中心线的夹角为30
°
～60
°
，所述旋流孔的数量为10～20个且沿旋流器的周向均匀分布。
[0015]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述输油管、初级雾化器、次级雾化器、阴极、阳极、绝缘体、外壳和旋流器均同轴设置。
[0016]上述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述输油管、初级雾化器、次级雾化器和阴极的外径均相同。
[0017]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0018]1、本专利技术通过初级雾化器和次级雾化器对煤油进行多次雾化，有利于减小煤油雾化颗粒，能有效提高燃烧效率和点火性能。
[0019]2、本专利技术可调控阴、阳极间的相对位置，因此本专利技术可以控制点火强度和点火能量，本专利技术采用交流电源驱动，电极区域由电流引起的温升小，交流电弧击穿空气生成的等
离子体中非平衡等离子体占比大。
[0020]3、在本专利技术中点火所需的空气和煤油均可以从现有发动机中获得，无需提供额外的装置，具有更强的实用性。
[0021]4、本专利技术火焰射流通道直径小，射流刚度强，因此产生的火焰稳定，不易熄灭，点火能力强。
[0022]5、本专利技术相较于没有实施预燃的点火器来说，持续不断的射流火焰，使点火区域面积更大，点火可靠性提高，有利于拓宽高空点火包线。
[0023]6、本专利技术采用滑动弧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，包括：输油管(10)；初级雾化器(20)，所述初级雾化器(20)内设置有初级雾化腔(21)，燃油喷嘴(90)，所述燃油喷嘴(90)设置在初级雾化腔(21)内，所述燃油喷嘴(90)的进油口与输油管(10)相连通；次级雾化器(30)，所述次级雾化器(30)内设置次级雾化腔(31)，所述初级雾化腔(21)的另一端与次级雾化腔(31)的一端相连通且燃油经过所述燃油喷嘴(90)从初级雾化腔(21)喷入与初级雾化腔(21)相连通的次级雾化腔(31)内，所述次级雾化器(30)的侧壁上开设有用于连通次级雾化器(30)外侧与次级雾化腔(31)的雾化孔(32)；阴极(40)，所述阴极(40)上设置有混合燃油通道(41)，所述混合燃油通道(41)的一端与次级雾化腔(31)的另一端相连通；阳极(50)，所述阳极(50)设置在阴极(40)的外侧。2.按照权利要求1所述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述雾化孔(32)的直径为1mm～3mm，所述雾化孔(32)中心线与次级雾化器(30)的轴向成45
°
～70
°
的夹角，所述雾化孔(32)中心线与次级雾化器(30)的径向成30
°
～60
°
的夹角，所述雾化孔(32)的数量为多个且多个雾化孔(32)通过均匀阵列的方式开设在次级雾化器(30)的侧壁上。3.按照权利要求2所述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述雾化孔(32)沿次级雾化器(30)周向阵列的个数为6～8个，所述雾化孔(32)沿次级雾化器(30)轴向阵列的个数为3～6个，所述靠近次级雾化器(30)上表面一侧雾化孔(32)的中心与次级雾化器(30)的上表面的距离为10mm～15mm。4.按照权利要求1或3所述的一种基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器，其特征在于，所述基于三维旋转滑动弧放电的预燃式等离子体射流点火器还包括：绝缘体(60)，所述绝缘体(60)套装在输油管(10)的外侧且与输油管(10)螺纹连接；外壳(70)，所述外壳(70)的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：于锦禄，孙永坤，程伟达，王天煜，
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：
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