[發(fā)明專利]一種基于雷電電弧放電點(diǎn)火技術(shù)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011413710.9
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112555051B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙家權(quán);吳杰;司馬學(xué)昊
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F02K7/10
• 分類號: F02K7/10;F02C7/266;F23R3/28
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種基于雷電電弧放電點(diǎn)火技術(shù)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)，屬于超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括發(fā)動機(jī)外殼、進(jìn)氣道頭錐、超聲速燃燒室、噴管和供油機(jī)構(gòu)；進(jìn)氣道頭錐與發(fā)動機(jī)外殼的內(nèi)壁形成沿其軸線對稱的兩條進(jìn)氣道；超聲速燃燒室、噴管依次設(shè)置于發(fā)動機(jī)外殼；沿發(fā)動機(jī)外殼的周向等距設(shè)置有多個橫向燃料射流口；供油機(jī)構(gòu)通過輸油管與橫向燃料射流口連接。本發(fā)明采用橫向射流強(qiáng)化混合技術(shù)和給燃料霧化噴嘴施加高電壓，從而使分別帶有正電荷和負(fù)電荷的霧化燃料在具備一定穿透深度的情形下與超燃沖壓發(fā)動機(jī)空氣來流迅速混合，并基于高壓燃料霧化云團(tuán)碰撞產(chǎn)生雷電電弧放電的原理進(jìn)行點(diǎn)火，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超燃沖壓發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定點(diǎn)火與充分燃燒增強(qiáng)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于雷電電弧放電點(diǎn)火技術(shù)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)

超燃沖壓發(fā)動機(jī)作為一種新型發(fā)動機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、單位推力高和速度快的優(yōu)點(diǎn)，是未來高超聲速飛行器和火箭發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，受到越來越多國家的重視。但由于超燃沖壓發(fā)動機(jī)運(yùn)行在超聲速環(huán)境下，燃料在燃燒室內(nèi)的滯留時間只有毫米量級，要在如此短的時間內(nèi)完成燃料與來流的混合、點(diǎn)火、形成擴(kuò)散火焰并傳播至整個燃燒室，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的燃燒，難度很大，這也是燃燒室的燃燒效率和發(fā)動機(jī)的性能的關(guān)鍵制約因素。

為使超燃沖壓發(fā)動機(jī)點(diǎn)火順暢，現(xiàn)有技術(shù)中通常會在點(diǎn)火區(qū)域設(shè)置凹腔結(jié)構(gòu)，利用凹腔內(nèi)形成的回流創(chuàng)造一個低速點(diǎn)火區(qū)，同時在此區(qū)域設(shè)置火花塞引燃可燃混氣，并作為點(diǎn)火源持續(xù)點(diǎn)燃上游輸送過來的霧化燃料，如專利申請CN110822480A、CN104359125A和CN104764045A等公開的超聲速燃燒室點(diǎn)火技術(shù)。為保障以上技術(shù)的順暢點(diǎn)火，要求在凹腔內(nèi)形成合適燃料與空氣混合比的可燃混氣，且這一可燃混氣團(tuán)恰好分布在火花塞電火花作用區(qū)域內(nèi)，兩個關(guān)鍵因素缺一不可，這無疑對超聲速燃燒室的點(diǎn)火成功率帶來一定的影響。此外，由于凹腔結(jié)構(gòu)一般采用順流不知，凹腔點(diǎn)火源在超聲速流場中產(chǎn)生有益效果的區(qū)域有限，對于口徑較大的超聲速燃燒室不利于燃燒火焰?zhèn)鞑ブ琳麄€燃燒室，燃燒效率低下。

綜上所述，如何提供一種提高點(diǎn)火成功率并使燃燒火焰貫穿整個超燃沖壓發(fā)動機(jī)燃燒室成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于雷電電弧放電點(diǎn)火技術(shù)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)，由此解決現(xiàn)有技術(shù)超燃沖壓發(fā)動機(jī)凹腔點(diǎn)火方式中由于凹腔內(nèi)流流場結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且點(diǎn)火點(diǎn)處的燃料會發(fā)生富集，從而導(dǎo)致點(diǎn)火失敗的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于雷電電弧放電點(diǎn)火技術(shù)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)，包括：發(fā)動機(jī)外殼、進(jìn)氣道頭錐、超聲速燃燒室、噴管和供油機(jī)構(gòu)；

所述進(jìn)氣道頭錐設(shè)置于所述發(fā)動機(jī)外殼的前端，且與所述發(fā)動機(jī)外殼的內(nèi)壁形成沿其軸線對稱的兩條進(jìn)氣道；所述超聲速燃燒室、所述噴管依次設(shè)置于所述發(fā)動機(jī)外殼且與所述進(jìn)氣道頭錐同軸布置；

沿所述發(fā)動機(jī)外殼的周向等距設(shè)置有多個橫向燃料射流口，且所述橫向燃料射流口與所述超聲速燃燒室連通；

所述供油機(jī)構(gòu)通過輸油管與所述橫向燃料射流口連接；

所述供油機(jī)構(gòu)用于通過所述橫向燃料射流口向所述超聲速燃燒室內(nèi)提供攜帶正、負(fù)電荷的霧化燃料液滴，攜帶同種電荷的霧化燃料滴液相斥散開并與攜帶異種電荷的霧化燃料滴液及經(jīng)所述進(jìn)氣道的超聲速來流空氣發(fā)生摻混，攜帶異種電荷的霧化燃料滴液相吸形成霧化燃料云團(tuán)，霧化燃料云團(tuán)之間發(fā)生雷電電弧放電以點(diǎn)燃霧化燃料從而實(shí)現(xiàn)超燃沖壓發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火；所述噴管用于使點(diǎn)火完成后的火焰噴出，為超燃沖壓發(fā)動機(jī)提供動力。

優(yōu)選地，所述供油機(jī)構(gòu)包括絕緣燃料儲油箱、超高壓直流電源、燃料存儲箱以及多個電磁閥組；