[发明专利]扫掠式等离子体射流点火器

说明书

提供一种扫掠式等离子体射流点火器，由射流出口(101)、射流自激振荡腔(102)、点火器壳体阴极(103)、点火器阳极(104)、点火器进气孔(105)、绝缘体(106)、导线连接孔(107)组成。该点火器，可以大大改善等离子体射流点火器产生射流方向固定，环境适应性不强的缺陷，增加点火成功概率。

技术领域

本发明属于航空发动机燃烧室设计领域，具体涉及一种扫掠式等离子体射流点火器，适用于宽范围内的航空发动机燃烧室内的可靠点火。

背景技术

目前航空发动机燃烧室中普遍采用点火电嘴作为点火方式，包含半导体点火电嘴、高能火花电嘴等。与间接点火器相比，这一类型点火器具有结构相对简单、可靠性高的优势，但有存在如下一些问题：受到放电效率的制约，点火系统直接用于点火的能量较少，导致点火能量不足，火核尺寸较小；特别是在高空条件下，点火能量不足的缺陷更加明显，严重影响了发动机的高空二次点火，造成了严重的安全隐患。

等离子体点火作为一种新型的点火方式，近年来受到国内外的广泛关注，被认为是解决目前航空发动机点火器点火能力不足的有效方案。其中，等离子体射流点火是等离子体点火的典型代表，具有点火能量大、火核穿透深度高的优点，能够有效缩短点火延迟时间，提高点火可靠性。

但是目前等离子体射流点火器的等离子体射流方向固定，当点火器的安装位置固定后只能在有限的方向产生等离子体射流，环境适应性较弱。但燃烧室结构复杂，流场结构并非时时处于设计状态，使得点火器产生等离子体射流的方向不一定是点火的最佳射流方向。

针对这一问题，本发明提出了一种利用康达效应产生负反馈射流从而驱动射流方向改变，形成扫掠式等离子体射流的新型点火器。

发明内容

为提高航空发动机点火器的点火成功概率，增加等离子体射流点火器的环境适应性，针对目前等离子体射流点火器产生的等离子体射流方向固定的不足之处，本发明提出一种扫掠式等离子体射流点火器。基于流体的康达效应，通过引入负反馈通道，产生负反馈射流，改变射流腔内部的压力分布，从而改变射流方向，形成扫掠式等离子体射流。

本发明的扫掠式等离子体射流点火器，以下简称为“点火器”，由射流出口101、射流自激振荡腔102、点火器壳体阴极103、点火器阳极104、点火器进气孔105、绝缘体106、导线连接孔107组成；其中

点火器壳体阴极103与燃烧室相连接固定，主体为圆柱形，其内部的纵剖面形状自上而下被射流出口101、射流自激振荡腔102、点火器阳极104的形状所限定，呈左右对称形状；点火器壳体阴极103的外部直径为14～18mm；

射流出口101在点火器壳体阴极103的最上方形成，为向外扩散的截面圆锥体形状，锥角为30°～60°，外直径范围为4～8mm，最下端的出口直径为1～2mm，高度为10～20mm；

射流自激振荡腔102紧临射流出口101，由左右两个“C”形射流反馈通道及中央通道组成，分别位于点火器对称平面两侧和中央，类似“日”字顺时针旋转90度的形状，反馈通道直径为2～3mm；中央通道截面为圆锥体形状，上锥面直径为2～4mm，下锥面直径为1～3mm，高度为8～12mm；

点火器阳极104上部为截面圆锥体形状，圆锥顶部直径不小于1mm，圆锥角为10°～30°，高度为3～7mm，下部为圆柱体，直径范围为3～6mm，整个点火器阳极104类似于一根削尖的铅笔形状；点火器阳极104与点火器壳体阴极103之间有引气通道；

点火器进气孔105为斜槽结构，形状为圆端形，直径范围为2～4mm，依托于外部气源进气，或利用燃烧室二次流引气；流入点火器进气孔105的气流通过点火器阳极104外围的引气通道进入射流自激振荡腔102；不考虑其中央处的点火器阳极104，整个引气通道上部为截面圆锥体形状，下部为圆柱形；截面圆锥体高度为8～16mm，锥角为45～60°；圆柱形直径为8～12mm，高度根据进点火器进气孔105的位置确定；