[发明专利]一种用于点火和辅助燃烧的滑动放电反应器

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体而言，涉及一种用于点火和辅助燃烧的滑动放电反应器。

背景技术

随着航空航天技术的迅猛发展，其核心部件发动机对于燃料燃烧的稳定性和效率的要求也越来越高。等离子体辅助燃烧是近些年空间技术领域兴起的新技术，而非平衡态的低温等离子体在该领域显示出潜在的巨大优势。低温等离子体含有大量不同种类的活性粒子，比如电子、各种激发态分子以及自由基等，这些活性粒子具有广泛的能量分布，较高的能量密度，因此在助燃过程中可以加快反应速率，减小点火延迟，使燃料充分燃烧，提高燃料利用率。另一方面，放电产生的等离子体能对气体流场产生扰动，提高气流的湍流度，增加燃烧的接触面积，因而可以增强燃烧的稳定性。由于等离子体助燃的以上优势，因此受到研究人员的广泛关注。

滑动弧放电是一种结构简单，等离子体通道集中，产生电子密度较高的放电形式。其放电表现为气流驱动火花/辉光通道在气隙里滑动。滑动放电的特点是能够产生持续的非平衡态等离子体，且放电等离子体中的电子和中性分子的碰撞常常能够引起气体分子的离解、激发和电离，产生大量的活性原子和基团，这些活性基团可以加速可燃气体的燃烧，因此能够有效的应用到等离子体辅助燃烧中。

目前用于辅助气体燃烧的主要方法或装置包括：

(1)专利CN1842488A“重整气辅助燃烧”，采用具有重整器形式的氢气发生器制备氢气和其他组分气体的混合气体，作为压缩发动机的部分燃料。重整产物中不需要除去非氢气组分，因此可以节约成本。热蒸汽或者其它气源引入金属格栅作为催化剂的重整器中，通过重整器中的等离子体装置对蒸汽进行分解，生成氢气和其它组分气体。

(2)专利CN102953808A“一种用于发动机富氧辅助燃烧装置的取力装置”，通过从发动机中提取动力，发动机主轴的主动轮带动风机主轴的从动轮转动，进而使风机和气环真空泵转动工作，节省空间，降低成本，维护方便。

(3)专利CN1185524A“高效的发动机辅助燃烧系统”，利用装置产生正电荷，用于中和空气或燃料中的负离子，提高燃烧效率，减少废气物排放。

(4)文献“Plasma-inducedignitionandplasma-assistedcombustioninhigh-speedflow”，利用梯状气孔放电系统对氢气点火的各项参数进行分析，从而得出降低点火延迟时间、火焰的稳定和使燃料充分燃烧的方法。

虽然上述方法和装置具有辅助燃烧的作用，但是上述装置燃料燃烧的效率不高，燃烧不充分，大多是从装置上去改进，虽然效率有所增加，但其装置复杂性也增加了不少结构复杂，运行及其维护成本高，不利于推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种装置简单、燃烧效率高、成本低、利于推广的用于点火和辅助燃烧的滑动放电反应器。

本发明提供了一种用于点火和辅助燃烧的滑动放电反应器，包括：十字交叉四通管状绝缘装置，其由两个管状交叉形成，包括十字交叉处、进气口、出气口、第一电极安装口和第二电极安装口；

第一滑动放电电极，其通过粘合胶安装在所述第一电极安装口处；

第二滑动放电电极，其通过粘合胶安装在所述第二电极安装口处，所述第二滑动放电电极通过导线连接到接地端；

燃烧区域，其位于所述十字交叉处与所述出气口之间；

起弧端，其为所述第一滑动放电电极和所述第二滑动放电电极之间的区域，所述第一滑动放电电极和所述第二滑动放电电极之间的距离为5mm；

等离子体激励电源，其高压端通过导线连接到所述第一滑动放电电极的一端；

气源，其通过导气管连接气体流量计，所述气体流量计通过导气管连接所述进气口。

作为本发明进一步的改进，还包括：

第一耐热绝缘装置，其为一端封闭的腔体，所述第一滑动放电电极的放电端插入所述第一耐热绝缘装置内；

第二耐热绝缘装置，其为一端封闭的腔体，所述第二滑动放电电极的放电端插入所述第二耐热绝缘装置内。

作为本发明进一步的改进，所述出气口距离所述十字交叉处4～10mm，所述进气口距离所述十字交叉处30～50mm，所述第一电极安装口距离所述十字交叉处20～30mm，所述第二电极安装口距离所述十字交叉处20～30mm，所述进气口的直径为8～12mm，所述出气口的直径为8～12mm，所述第一电极安装口和所述第二电极安装口直径均为5mm。