一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，包括石英柱，金屬啟動(dòng)器，支撐套筒和微波波導(dǎo)板；所述金屬啟動(dòng)器包括六根沿所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)均勻分布的金屬長(zhǎng)針一，所述金屬長(zhǎng)針一包括相互垂直的金屬長(zhǎng)針上段和金屬長(zhǎng)針下段，所述金屬啟動(dòng)器還包括一位于所述金屬啟動(dòng)器軸線(xiàn)上的金屬長(zhǎng)針二。本發(fā)明采用金屬啟動(dòng)器與石英管內(nèi)嵌的形式代替以往的多通道石英管分別通入工質(zhì)載氣的放電結(jié)構(gòu)，使裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；不需要攜帶額外的工質(zhì)載氣供應(yīng)系統(tǒng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)自身質(zhì)量和體積，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)安全系數(shù)；金屬啟動(dòng)器的七爪結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了局域電場(chǎng)，擴(kuò)大了燃?xì)獾碾婋x范圍，使燃燒過(guò)程更加充分，提高了點(diǎn)火助燃的穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于低溫非平衡等離子體即微波表面波應(yīng)用于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火助燃的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]高超聲速飛行器技術(shù)已成為現(xiàn)今航空航天領(lǐng)域的新高峰，被稱(chēng)為繼飛機(jī)誕生、聲障飛行突破之后人類(lèi)航空史上的第三次革命。高超聲速飛行器技術(shù)的發(fā)展，將對(duì)國(guó)家的軍事、經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)等重大領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)而重大的影響。
[0003]盡管超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有許多優(yōu)勢(shì)，但由于其原理為在超聲速來(lái)流條件下組織燃料的燃燒，因此在燃燒室中實(shí)現(xiàn)燃料的充分混合、點(diǎn)火以及穩(wěn)定燃燒都十分困難。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)利用進(jìn)氣道激波系壓縮來(lái)流空氣獲得氧化劑，在燃燒室內(nèi)的超聲速氣流中組織燃燒，因此其比沖遠(yuǎn)高于常規(guī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，是實(shí)現(xiàn)20?45km范圍內(nèi)、馬赫6以上高超聲速飛行的理想動(dòng)力。
[0004]通常情況下，當(dāng)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)來(lái)流總焓較高(對(duì)應(yīng)飛行馬赫數(shù)不小于7)時(shí)，燃料可以發(fā)生自燃點(diǎn)火，而當(dāng)來(lái)流總焓較低時(shí)，不能在燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)自點(diǎn)火，需要外加點(diǎn)火源。
[0005]現(xiàn)有外加點(diǎn)火源采用火花塞電弧放電方式點(diǎn)燃燃?xì)饣旌衔?，但存在明顯的燃燒速度慢、溫度高致使大量燃料燃燒不充分而能量流失的缺點(diǎn)，此外火花塞點(diǎn)火由于是局部微小區(qū)域的點(diǎn)火方式，在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室長(zhǎng)度有限，氣流速度高，燃料在燃燒室內(nèi)的滯留時(shí)間很短的條件下實(shí)現(xiàn)可靠點(diǎn)火助燃難度很大。在需求不斷深化和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的雙重作用下，如何使燃燒室燃燒效率和穩(wěn)定性大幅提高，對(duì)點(diǎn)火助燃技術(shù)的改進(jìn)提出了新的要求。
[0006]等尚子體中含有豐富的活性粒子，如尚子(O2、OH、H+)、原子團(tuán)(H2、O2)、原子(C、H、O)和電子等，物理化學(xué)活性高，其高溫?zé)峄瘜W(xué)作用可有效促進(jìn)生成低著火點(diǎn)的雙組分燃料，進(jìn)而提升燃料混合物反應(yīng)程度，在點(diǎn)火和輔助燃燒中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。為了增強(qiáng)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中的超聲速燃燒過(guò)程，可采用低溫非平衡等離子體發(fā)生器作為點(diǎn)火助燃裝置。微波為頻率在300兆赫茲到300千兆赫茲的電波，具有對(duì)介質(zhì)材料瞬時(shí)加熱升溫的特點(diǎn)。在快速變化的高頻電磁場(chǎng)作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場(chǎng)的變化而變化。造成分子的運(yùn)動(dòng)相互摩擦效應(yīng)，此時(shí)微波場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過(guò)程進(jìn)而達(dá)到燃燒點(diǎn)，使燃料燃燒。微波放電等離子體作為一類(lèi)低溫等離子體，具有密度大、活性高及溫度低等優(yōu)良性能。通過(guò)微波電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的高能電子使反應(yīng)分子裂解、解離和電離，激發(fā)并生成活性原子、離子和自由基等活性粒子，為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)提供所需的活化中心，并裂解燃料大分子，從而縮短點(diǎn)火延遲時(shí)間，增強(qiáng)燃燒，因此微波放電點(diǎn)火助燃技術(shù)在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用具有重要意義和前景，微波等離子體點(diǎn)火與助燃技術(shù)的發(fā)展也為該領(lǐng)域技術(shù)難題帶來(lái)新的曙光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有外加點(diǎn)火助燃裝置的燃燒速度慢、燃料燃燒不充分以及點(diǎn)火可靠性差等技術(shù)問(wèn)題，而提供一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0009]一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，包括石英柱，金屬啟動(dòng)器，支撐套筒和微波波導(dǎo)板；
[0010]所述支撐套筒固定連接在所述微波波導(dǎo)板的上表面，所述微波波導(dǎo)板下為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；
[0011]所述石英柱內(nèi)嵌在所述支撐套筒內(nèi)，所述石英柱穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板；
[0012]所述金屬啟動(dòng)器內(nèi)嵌在所述石英柱內(nèi)；
[0013]所述金屬啟動(dòng)器包括六根沿所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)均勻分布的金屬長(zhǎng)針一，六根所述金屬長(zhǎng)針一的上端相互固定連接并交于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針一包括相互垂直的金屬長(zhǎng)針上段和金屬長(zhǎng)針下段，所述金屬長(zhǎng)針上段垂直于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針下段平行于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬啟動(dòng)器還包括一位于所述金屬啟動(dòng)器軸線(xiàn)上的金屬長(zhǎng)針二，所述金屬長(zhǎng)針二的上端與六根所述金屬長(zhǎng)針一的上端相互固定連接。
[0014]所述金屬長(zhǎng)針一的下端和所述金屬長(zhǎng)針二的下端均穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。
[0015]所述金屬長(zhǎng)針一的下端和所述金屬長(zhǎng)針二的下端均呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為2_。
[0016]所述金屬長(zhǎng)針一的材料和所述金屬長(zhǎng)針二的材料均為鎢，所述金屬長(zhǎng)針下段的長(zhǎng)度和所述金屬長(zhǎng)針二的長(zhǎng)度均為60_。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1.采用金屬啟動(dòng)器與石英管內(nèi)嵌的形式代替以往的多通道石英管分別通入工質(zhì)載氣的放電結(jié)構(gòu)，使裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
[0019]2.本發(fā)明不需要攜帶額外的工質(zhì)載氣供應(yīng)系統(tǒng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)自身質(zhì)量和體積，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)安全系數(shù)。
[0020]3.金屬啟動(dòng)器的七爪結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了局域電場(chǎng)，擴(kuò)大了燃?xì)獾碾婋x范圍，使燃燒過(guò)程更加充分，提高了點(diǎn)火助燃的穩(wěn)定性。
[0021]基于上述理由本發(fā)明可在航天器發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域廣泛推廣。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置的仰視圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中金屬啟動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中，1、石英柱，2、支撐套筒,3、微波波導(dǎo)板,4、金屬長(zhǎng)針一,5、金屬長(zhǎng)針二, 401、金屬長(zhǎng)針上段，402、金屬長(zhǎng)針下段。

【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1-圖3所示，一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，其特征在于:包括石英柱1，金屬啟動(dòng)器，支撐套筒2和微波波導(dǎo)板3 ；
[0028]所述支撐套筒2固定連接在所述微波波導(dǎo)板3的上表面，所述微波波導(dǎo)板3下為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；
[0029]所述石英柱I內(nèi)嵌在所述支撐套筒2內(nèi)，所述石英柱I穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板3 ；
[0030]所述金屬啟動(dòng)器內(nèi)嵌在所述石英柱I內(nèi)；
[0031]所述金屬啟動(dòng)器包括六根沿所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)均勻分布的金屬長(zhǎng)針一 4，六根所述金屬長(zhǎng)針一 4的上端相互固定連接并交于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針一4包括相互垂直的金屬長(zhǎng)針上段401和金屬長(zhǎng)針下段402，所述金屬長(zhǎng)針上段401垂直于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針下段402平行于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬啟動(dòng)器還包括一位于所述金屬啟動(dòng)器軸線(xiàn)上的金屬長(zhǎng)針二 5，所述金屬長(zhǎng)針二 5的上端與六根所述金屬長(zhǎng)針一 4的上端相互固定連接，即相交于一點(diǎn)。
[0032]所述金屬長(zhǎng)針一 4的下端和所述金屬長(zhǎng)針二 5的下端均穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板3延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。
[0033]所述金屬長(zhǎng)針一 4的下端和所述金屬長(zhǎng)針二 5的下端均呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為2mm。
[0034]所述金屬長(zhǎng)針一 4的材料和所述金屬長(zhǎng)針二 5的材料均為鎢，所述金屬長(zhǎng)針下段401的長(zhǎng)度和所述金屬長(zhǎng)針二 5的長(zhǎng)度均為60mm。
[0035]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，其特征在于:包括石英柱，金屬啟動(dòng)器，支撐套筒和微波波導(dǎo)板； 所述支撐套筒固定連接在所述微波波導(dǎo)板的上表面； 所述石英柱內(nèi)嵌在所述支撐套筒內(nèi)，所述石英柱穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板； 所述金屬啟動(dòng)器內(nèi)嵌在所述石英柱內(nèi)； 所述金屬啟動(dòng)器包括六根沿所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)均勻分布的金屬長(zhǎng)針一，六根所述金屬長(zhǎng)針一的上端相互固定連接并交于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針一包括相互垂直的金屬長(zhǎng)針上段和金屬長(zhǎng)針下段，所述金屬長(zhǎng)針上段垂直于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬長(zhǎng)針下段平行于所述金屬啟動(dòng)器的軸線(xiàn)，所述金屬啟動(dòng)器還包括一位于所述金屬啟動(dòng)器軸線(xiàn)上的金屬長(zhǎng)針二，所述金屬長(zhǎng)針二的上端與六根所述金屬長(zhǎng)針一的上端相互固定連接； 所述金屬長(zhǎng)針一的下端和所述金屬長(zhǎng)針二的下端均穿過(guò)所述微波波導(dǎo)板延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，其特征在于:所述金屬長(zhǎng)針一的下端和所述金屬長(zhǎng)針二的下端均呈倒圓錐形，所述倒圓錐形的高度為2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波表面波點(diǎn)火助燃裝置，其特征在于:所述金屬長(zhǎng)針一的材料和所述金屬長(zhǎng)針二的材料均為鎢，所述金屬長(zhǎng)針下段的長(zhǎng)度和所述金屬長(zhǎng)針二的長(zhǎng)度均為60mm。
【文檔編號(hào)】F02C7/266GK104314692SQ201410592656
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】夏廣慶, 鄒存祚, 王鵬, 郝劍昆, 陳兆權(quán), 徐宗琦, 吳秋云, 周念東 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)