[发明专利]基于自引气的航空发动机等离子体射流点火器

说明书

本发明公开了一种基于自引气的航空发动机等离子体射流点火器，包括外管、绝缘内管、导电铜管、阴极和阳极，外管的下端与阳极的上端固连，绝缘内管套装在外管内，导电铜管套装在绝缘内管内，阴极的上部与导电铜管的下部凹槽螺纹连接；阳极的上部内中空结构为电离区，阳极的下部内中空结构为射流区，电离区的外侧壁上设置有将主燃烧室内的空气或加力燃烧室内的混合气流旋流引入电离区内的点火器进气口；阴极的上部位于导电铜管内，阴极的下部位于电离区内。本发明无需外接引气装置，它通过将主燃烧室二股通道中的气流或加力燃烧室通道中的气流直接引入到等离子体射流点火器中，简化了点火装置的结构，减小了点火装置的重量与体积。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，具体是涉及一种基于自引气的航空发动机等离子体射流点火器。

背景技术

目前，在航空涡轮发动机主燃烧室和加力燃烧室都有点火装置，主燃烧室使用的点火方式为电嘴点火；加力燃烧室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着一定的局限性。主燃烧室和加力燃烧室的点火装置分别存在如下主要问题：

主燃烧室的点火装置存在的问题为：(1)电嘴点火是用高能电嘴产生的电火花直接点火，能量较小，点火核心区较小；尤其是在高空条件下，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火团离火焰筒壁面太近，火团无法进入油气比高、小液滴多的中心回流区，影响点火效果；(3)电嘴点火对混合气的雾化质量要求高、条件苛刻，液雾太粗会严重影响点火效率和燃烧效率；(4)在高空点火时，利用电火花点火需要高空补氧装置，使点火装置的结构复杂、重量增加。

加力燃烧室的点火装置存在的问题为：(1)电嘴点火是用高能电嘴产生的电火花直接点火，能量较小，点火核心区较小；(2)预燃室式点火方式由于预燃室体积较大，重量大，增加了流动损失，不利于发动机的减重设计；(3)热射流点火时，由于点火的“火舌”要瞬时穿过涡轮，因而对涡轮的热强度有很高的要求，增加了涡轮的负担；(4)催化点火在长期使用后，铂-铑丝表面会被油垢污染覆盖，混合气被阻隔，将会影响点火的可靠性，而且铂-铑金属价格高。

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航空发动机而言十分重要。

近年来，等离子体点火技术成为国际上应用基础研究领域中颇受关注的一个研究方向。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以下优点：(1)等离子体射流点火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可燃极限。

在专利号为ZL201510965043.8的中国发明专利中，公开了一种小型非冷却等离子体射流点火器；在专利号为ZL201410568885.5的中国发明专利中，公开了一种拉长电弧等离子体射流点火器。但是，在上述两个中国发明专利中，等离子体射流点火器均需外接引气装置，结构较为复杂，体积大，重量大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于自引气的航空发动机等离子体射流点火器，其无需外接引气装置，它通过将主燃烧室二股通道中的气流或加力燃烧室通道中的气流直接引入到等离子体射流点火器中，简化了点火装置的结构，减小了点火装置的重量与体积；该点火器能够在大范围内快速点燃可燃混合气，提高航空发动机燃烧室点火的可靠性和高效性，进而提升航空发动机的性能。