CN105781747A - 一种用于液体冲压发动机的点火装置 - Google Patents

一种用于液体冲压发动机的点火装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于液体冲压发动机的点火装置，包括点火器、供油管、前壳体和后壳体，前壳体和后壳体固连，点火器设置在前壳体和后壳体的连接处，便于点火器的安装，供油管穿过前壳体外壁，伸入前壳体内，与点火器固连。本发明能在高速气流条件下，在冲压发动机中形成一个不易被吹熄的先锋火炬，利用此火炬引燃主燃烧室中的油气混合物，保障冲压发动机正常工作。

Description

一种用于液体冲压发动机的点火装置
技术领域
本发明属于冲压发动机技术领域，具体涉及一种用于液体冲压发动机的点火装置。
背景技术
冲压发动机是一种构造简单的航空发动机，其结构一般由进气道、点火装置、燃烧室、火焰稳定器、和喷管等部件组成。由于冲压发动机具有质量轻、成本低等优点，广泛用作飞行器续航段的动力装置。点火装置是为使液体燃料冲压发动机可靠点火和稳定燃烧而在其燃烧室中设置的必不可少的部件。
就使用范围较为广泛的普通火花塞点火器而言，其点火设备简单，频率较高，但是点火能量较低，只适用于点燃气态燃料，对于液体燃料需经过雾化之后才能满足点火要求，且油气混合物温度低，火花塞点火面积小，均导致火花塞的点火效果不理想，当电极间有积碳、沾有油或水的情况下易导致点火失败，在高速气流条件下火花塞也存在点不着火或是点燃之后又被吹熄等情况。
李庆,潘余,谭建国,等.在《亚燃冲压发动机中凹腔与V槽火焰稳定器性能对比分析[J]》（航空动力学报,2010,25(01):35-40.）一文中采用氢气引导火焰点燃冲压发动机，火花塞先引燃氢气，利用氢气/空气火焰来点燃煤油/空气混气，点火成功率得到了提高，但另增一套氢气供给装置增加了结构的复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液体冲压发动机的点火装置，能在高速气流条件下，在冲压发动机中形成一个不易被吹熄的先锋火炬，利用此火炬引燃主燃烧室中的油气混合物，保障冲压发动机正常工作。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于液体冲压发动机的点火装置，包括点火器、供油管、前壳体和后壳体，前壳体和后壳体固连，点火器设置在前壳体和后壳体的连接处，便于点火器的安装，供油管穿过前壳体外壁，伸入前壳体内，与点火器固连。
所述点火器包括电热塞、点火器主体、防风帽和紧固环，点火器主体包括第一圆柱和第二圆柱，第二圆柱设置在第一圆柱后端，第二圆柱中心设有第一凹槽，点火器主体的第一圆柱侧壁上开有第二通孔和两个第三通孔，两个第三通孔相互交叉，且均与第二通孔存在夹角，第三通孔靠近第二圆柱；防风帽的开口端设置在第二圆柱的第一凹槽内，帽身上设有第四通孔，紧固环前端面上设有第二凹槽，第二圆柱外壁设置在所述第二凹槽内，与第二凹槽固连，第二凹槽卡住防风帽开口端，防止其脱落，防风帽与气流出口端同侧，电热塞沿点火器主体中心轴方向设置在点火器主体内。
所述电热塞为三阶凸台，所述三阶凸台第一阶面积最大，第二阶面积大于第三阶面积，沿点火器主体中心轴设有与电热塞的第二阶凸台和第三阶凸台形状匹配的第一通孔，第二阶凸台和第三阶凸台设置在第一通孔内，第三阶凸台的外壁与点火器主体内壁之间留有间隙，第一通孔分别与第二通孔和第三通孔相通，第三阶凸台后端自第二圆柱后端面伸出至防风帽内。
所述第三阶凸台的外壁与点火器主体内壁之间的间隙为0.2mm~0.4mm。
所述供油管穿过前壳体自第二通孔一端伸入点火器主体，位于电热塞一侧，沉头螺钉（8）穿过前壳体自第二通孔另一端伸入点火器主体，位于电热塞另一侧。
所述第一圆柱直径小于第二圆柱。
所述第二圆柱外壁面长度小于第二凹槽长度。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）与现有的火花塞式点火器相比，本发明无需燃油雾化部件，用电热塞点火能量大，温度高（达到1100℃），在点火时具有更高的可靠性。
（2）对来流条件适应性好，针对不同的来流速度，控制燃料的供给量，使两者在最佳化学当量比范围内，可保证点火装置在较宽的来流速度区间内均可点燃。
（3）本发明零件少，结构简单，便于加工装配。
附图说明
图1是本发明用于液体冲压发动机的点火装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种用于液体冲压发动机的点火装置，包括点火器、供油管3、前壳体2和后壳体4，前壳体2和后壳体4通过螺纹固连，点火器设置在前壳体2和后壳体4的连接处，便于点火器的安装。供油管3穿过前壳体2外壁，伸入前壳体2内，与点火器固连，用于向点火器供油，并对点火器起到支撑作用。
点火器包括电热塞1、点火器主体7、防风帽6和紧固环5，点火器主体7包括第一圆柱和第二圆柱，第一圆柱直径小于第二圆柱，第二圆柱设置在第一圆柱后端，第二圆柱中心设有第一凹槽，外壁设有螺纹。点火器主体7的第一圆柱侧壁上开有第二通孔和两个第三通孔，两个第三通孔相互交叉，且均与第二通孔存在夹角，第三通孔靠近第二圆柱。防风帽6帽身上设有第四通孔，用于传播火焰，开口端设置在第二圆柱的第一凹槽内，紧固环5前端面上设有第二凹槽，槽壁设有螺纹，第二圆柱外壁设置在所述第二凹槽内，与第二凹槽通过螺纹固连，且第二圆柱外壁面长度小于第二凹槽长度。第二凹槽卡住防风帽6开口端，防止其脱落。防风帽6与气流出口端同侧。
电热塞1为三阶凸台，所述三阶凸台第一阶面积最大，第二阶面积大于第三阶面积，第二阶凸台外壁设有螺纹，沿点火器主体7中心轴设有与电热塞1的第二阶凸台和第三阶凸台形状匹配的第一通孔，第二阶凸台和第三阶凸台设置在第一通孔内，第三阶凸台的外壁与点火器主体7内壁之间留有间隙，所述间隙为0.2mm~0.4mm，第一通孔与第二通孔和第三通孔相通。第三阶凸台后端自第二圆柱后端面伸出至防风帽6内。扳手作用在第一凸台上，便于将第二阶凸台外壁与第一通孔通过螺纹紧固。
供油管3穿过前壳体2自第二通孔一端伸入点火器主体7，位于电热塞1一侧，沉头螺钉8穿过前壳体2自第二通孔另一端伸入点火器主体7，位于电热塞1另一侧，供油管3和沉头螺钉8对点火器起固定支撑作用。
所述的电热塞1的第三阶凸台采用氮化硅材料，部分在点火器主体7内用于加热液体燃料，另一部分伸出点火器主体7，在防风帽6内用于引燃油气混合物。
电热塞1的引线从前壳体2外壁的走线孔中伸出。
供油管3既起到供油作用，又起到固定点火器的作用，点火器主体7环向开有通气孔。
工作原理：空气来流从图1的左侧进入点火装置，电热塞1提前通电工作，待达到正常工作温度后，供油管3泵入燃油，燃油遇高温立即气化，与经第三通孔进入点火器主体7的空气进行混合形成油气混合物，油气混合物通过电热塞1第三阶凸台与点火器主体7间的间隙后进入防风帽6内，接触到伸出点火器主体7的炽热的电热塞1端部后迅速被点燃形成预混火焰，火焰经第四通孔后，沿紧固环5和防风帽6之间的空腔向右侧喷出，紧固环5保证第四通孔处火焰不被吹熄并向下游传播。

Claims (7)

1.一种用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：包括点火器、供油管（3）、前壳体（2）和后壳体（4），前壳体（2）和后壳体（4）固连，点火器设置在前壳体（2）和后壳体（4）的连接处，便于点火器的安装，供油管（3）穿过前壳体（2）外壁，伸入前壳体（2）内，与点火器固连。
2.根据权利要求1所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述点火器包括电热塞（1）、点火器主体（7）、防风帽（6）和紧固环（5），点火器主体（7）包括第一圆柱和第二圆柱，第二圆柱设置在第一圆柱后端，第二圆柱中心设有第一凹槽，点火器主体（7）的第一圆柱侧壁上开有第二通孔和两个第三通孔，两个第三通孔相互交叉，且均与第二通孔存在夹角，第三通孔靠近第二圆柱；防风帽（6）的开口端设置在第二圆柱的第一凹槽内，帽身上设有第四通孔，紧固环（5）前端面上设有第二凹槽，第二圆柱外壁设置在所述第二凹槽内，与第二凹槽固连，第二凹槽卡住防风帽（6）开口端，防止其脱落，防风帽（6）与气流出口端同侧，电热塞（1）沿点火器主体（7）中心轴方向设置在点火器主体（7）内。
3.根据权利要求2所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述电热塞（1）为三阶凸台，所述三阶凸台第一阶面积最大，第二阶面积大于第三阶面积，沿点火器主体（7）中心轴设有与电热塞（1）的第二阶凸台和第三阶凸台形状匹配的第一通孔，第二阶凸台和第三阶凸台设置在第一通孔内，第三阶凸台的外壁与点火器主体（7）内壁之间留有间隙，第一通孔分别与第二通孔和第三通孔相通，第三阶凸台后端自第二圆柱后端面伸出至防风帽（6）内。
4.根据权利要求3所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述第三阶凸台的外壁与点火器主体（7）内壁之间的间隙为0.2mm~0.4mm。
5.根据权利要求2所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述供油管（3）穿过前壳体（2）自第二通孔一端伸入点火器主体（7），位于电热塞（1）一侧，沉头螺钉（8）穿过前壳体（2）自第二通孔另一端伸入点火器主体（7），位于电热塞（1）另一侧。
6.根据权利要求2所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述第一圆柱直径小于第二圆柱。
7.根据权利要求2所述的用于液体冲压发动机的点火装置，其特征在于：所述第二圆柱外壁面长度小于第二凹槽长度。
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