本發(fā)明涉及沖壓發(fā)動機，特別是涉及一種基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、沖壓發(fā)動機是一種利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動機后減速，使空氣靜壓提高的航空發(fā)動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、速度快等特點。然而，沖壓發(fā)動機存在燃燒室內(nèi)來流速度極快，燃料與空氣混合不充分的問題，同時燃料在發(fā)動機燃燒室內(nèi)的駐留時間極短，會導(dǎo)致點火和火焰穩(wěn)定燃燒極其困難。

2、軸對稱燃燒室能夠克服角區(qū)邊界層問題，表現(xiàn)出更好的抗反壓能力，并且由于濕面積更小，因此摩擦阻力和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也更小，在一定程度上能夠緩解上述問題，但還是會出現(xiàn)點火失效、燃燒振蕩和火焰吹熄等非穩(wěn)態(tài)燃燒現(xiàn)象。

3、目前，針對軸對稱燃燒室內(nèi)出現(xiàn)的點火失效、燃燒振蕩和火焰吹熄等非穩(wěn)態(tài)燃燒現(xiàn)象，通常采用火花塞放電技術(shù)、準(zhǔn)直流放電技術(shù)等。在對火焰作用效果方面，火花塞放電技術(shù)在燃燒室內(nèi)作用面積較小，極端工況下實現(xiàn)超聲速來流下的可靠點火困難，并且在軸對稱燃燒室中安裝火花塞時容易導(dǎo)致壁面不規(guī)整，對來流造成干擾；準(zhǔn)直流放電技術(shù)在放電時會產(chǎn)生大量的焦耳熱，對電極燒蝕嚴(yán)重，對供電電源及電極材料等的要求高，難以長時間工作。在放電結(jié)構(gòu)方面，如火花塞放電、準(zhǔn)直流放電等技術(shù)，通常需要依靠陶瓷等結(jié)構(gòu)對高壓極和地極間進(jìn)行絕緣，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠解決非穩(wěn)態(tài)燃燒現(xiàn)象難以控制問題的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置及方法。

2、一種基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，包括軸對稱燃燒室，所述軸對稱燃燒室為全景可視壁面，且所述軸對稱燃燒室采用絕緣材料制成；沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向，間隔設(shè)置有若干垂直于壁面的電極針；選擇所有或部分所述電極針進(jìn)行正負(fù)電極交替設(shè)置。

3、其中一個實施例中，還包括固定法蘭和絕緣支撐柱；所述固定法蘭為兩個，分別設(shè)置在所述軸對稱燃燒室的兩端，以對所述軸對稱燃燒室進(jìn)行固定；所述絕緣支撐柱為若干個，各所述絕緣支撐柱環(huán)向間隔設(shè)置，且所述絕緣支撐柱的兩端分別固定在兩個固定法蘭上；所述絕緣支撐柱環(huán)向間隔設(shè)置形成容納空間，所述軸對稱燃燒室置于所述容納空間內(nèi)。

4、其中一個實施例中，還包括緩沖墊片；所述緩沖墊片為兩個，分別設(shè)置在所述固定法蘭上，且位于所述軸對稱燃燒室與所述固定法蘭連接部位。

5、其中一個實施例中，所述軸對稱燃燒室內(nèi)設(shè)置有凹腔穩(wěn)焰器，所述電極針位于所述凹腔穩(wěn)焰器的凹腔前緣軸附近。

6、其中一個實施例中，所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為單圈，各所述電極針等間隔設(shè)置。

7、其中一個實施例中，所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為兩圈；每圈中的電極針等間隔設(shè)置，兩圈所述電極針交錯排布。

8、其中一個實施例中，所述電極針采用鎢或銅或銀等材質(zhì)制成。

9、其中一個實施例中，所述軸對稱燃燒室采用石英玻璃材質(zhì)制成。

10、其中一個實施例中，當(dāng)所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為單圈時，所有電極針按順序分別連接高壓極、地極；或選取若干電極針，被選取的電極針按順序分別連接高壓極、地極，以實現(xiàn)多邊形電激勵；

11、當(dāng)所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為兩圈時，將第一圈的所有電極針與高壓極連接，將第二圈的所有電極針與地極連接；或在第一圈中選取若干電極針與高壓極連接，在第二圈中選取若干電極針與地極連接，以實現(xiàn)多交叉環(huán)形電激勵。

12、一種基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒方法，所述方法包括：所述高壓極上聚集正電荷，所述地極上聚集負(fù)電荷，以形成電場；

13、在電場作用下，燃燒室內(nèi)的自由電荷受電場力作用發(fā)生移動，在所述高壓極與所述地極之間形成電?。?/p>

14、所述電弧在燃燒室內(nèi)氣流的作用下發(fā)生隨機擺動，增大電激勵與周圍環(huán)境的作用面積，對凹腔內(nèi)多個位置進(jìn)行點火。

15、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置及方法具有以下效果：

16、1.軸對稱燃燒室采用全景可視壁面，能夠使圖像采集設(shè)備從各方位對燃燒過程進(jìn)行實時記錄和檢測，便于研究人員從各方位直接觀察燃燒室內(nèi)的燃燒情況，從而深入了解軸對稱燃燒室內(nèi)的燃燒機理，為燃燒性能的評估和優(yōu)化提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。

17、2.軸對稱燃燒室采用絕緣材質(zhì)，無需對電極針重新設(shè)置絕緣結(jié)構(gòu)，能夠簡化結(jié)構(gòu)，降低了人工成本和裝配難度，便于維護(hù)與檢修；還能夠縮小裝置體積，有助于實現(xiàn)設(shè)備的小型化和輕量化設(shè)計。

18、3.多個電極針的設(shè)置，可以在燃燒室內(nèi)不同位置同時產(chǎn)生電激勵，實現(xiàn)多位置點火，從而保證在非穩(wěn)態(tài)燃燒時的火焰穩(wěn)定。

19、4.根據(jù)需求選擇所有或部分電極針進(jìn)行正負(fù)電極交替設(shè)置，能夠形成多種狀態(tài)下的電激勵效果，以滿足不同工況的需求；同時，正負(fù)電極交替設(shè)置，能夠在燃燒室內(nèi)形成較為均勻的電場，均勻電場有利于促進(jìn)燃燒過程中的電荷分離和移動，提高電激勵的效果，以調(diào)整燃燒狀態(tài)，減少火焰的抖動和熄滅現(xiàn)象，使燃燒更加充分和穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，包括軸對稱燃燒室，其特征在于，所述軸對稱燃燒室為全景可視壁面，且所述軸對稱燃燒室采用絕緣材料制成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，還包括固定法蘭和絕緣支撐柱；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，還包括緩沖墊片；

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，所述軸對稱燃燒室內(nèi)設(shè)置有凹腔穩(wěn)焰器，所述電極針位于所述凹腔穩(wěn)焰器的凹腔前緣軸附近。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為單圈，各所述電極針等間隔設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為兩圈；每圈中的電極針等間隔設(shè)置，兩圈所述電極針交錯排布。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，所述電極針采用鎢或銅或銀等材質(zhì)制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，所述軸對稱燃燒室采用石英玻璃材質(zhì)制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置，其特征在于，當(dāng)所述電極針沿所述軸對稱燃燒室環(huán)向設(shè)置為單圈時，所有電極針按順序分別連接高壓極、地極；或選取若干電極針，被選取的電極針按順序分別連接高壓極、地極，以實現(xiàn)多邊形電激勵；

10.一種基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒方法，其特征在于，所述方法包括：所述高壓極上聚集正電荷，所述地極上聚集負(fù)電荷，以形成電場；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于光學(xué)可視軸對稱燃燒室的電激勵燃燒裝置及方法。裝置包括軸對稱燃燒室，軸對稱燃燒室為全景可視壁面，且軸對稱燃燒室采用絕緣材料制成；沿軸對稱燃燒室環(huán)向，間隔設(shè)置有若干垂直于壁面的電極針；電極針選擇所有或部分進(jìn)行正負(fù)電極交替設(shè)置。本發(fā)明能夠全方位記錄和檢測燃燒過程，多個電極針的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)多位置點火，同時，正負(fù)電極交替設(shè)置，能夠在燃燒室內(nèi)形成較為均勻的電場，均勻電場有利于促進(jìn)燃燒過程中的電荷分離和移動，提高電激勵的效果，以調(diào)整燃燒狀態(tài)，減少火焰的抖動和熄滅現(xiàn)象，使燃燒更加充分和穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：田軼夫,孫明波,朱家健,王成龍,萬明罡,羅天罡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8