低功率非冷却等离子体炬试验研究

《低功率非冷却等离子体炬试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第1期2016年2月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．42．№．1Feb．2016低功率非冷却等离子体炬试验研究王飞，韩先伟，张蒙正(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：介绍了一款新型等离子体炬的结构设计和试验研究情况。在地面试验条件下，低功率非冷却直流等离子体炬能够可靠启动并长时间稳定运行，并在多种燃油、燃气燃烧器中实现可靠点火。试验发现：电流大小和工质气体成分对等离子体炬的电极使用寿命和运行稳定性影响明显。关键词：等离子体；等离子体炬；点火中图分类号：V434

2、—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2016)Ol—0033—04Experimentalstudiesoflow—poweruncooledplasmatorchⅥ馈NGFei，HANXianwei，ZHANGMeng吐eng(Xi’aIlAerospacePropulsionIIlstitute，Xi’aIl710100，China)Abs咖t：ThestmcturaldesignofanoVelplasmatorchaIlditsexperimentalinVestigationstatusar

3、ein仃odlIced．Thelow-poweruncooledplasmatorchcanstartreliably，workwithexcellentstabilit)，foralongtimeu11dermeconditionofgr011Ildtest，锄drealizereliablei盟itioninV撕ousgasandoilb啪ers．TlleiIlVestigationresultiIldicatesthatelec仃iccurrent锄dgas-nowcomponentscana仃ectserv

4、iceli诧oftlleelec仃odeandstabili够oftlleplasmat6rchobviously．K∞啊。豳：plaSma；pl嬲matorch；ignition0引言近几十年，等离子体炬作为点火和辅助燃烧设备，在喷射引擎燃烧室、工业锅炉、焚烧裂解炉中获得了广泛应用。美国空军实验室和NASA对高马赫数来流条件下的等离子体点火和辅助燃烧问题进行了大量研究【l-刀。海军新型“福特”级核动力航母配备了等离子体废弃物处理系统嗍，Westinghous和Geoplasma已经将等离子体强化炉用于废弃物处理和

5、发电。俄罗斯RD—161液氧煤油发动机采用高频高压交流放电产生氧气等离子体实现了多次启动。俄罗斯科学院在古西诺杰尔斯基电厂建立了TNE一2215型锅炉等离子体点火系统。目前，大型等离子体炬的应用和推广在国收稿日期：2015—06—23；修回日期：2015—08—2l基金项目：航天支撑技术项目(617010602)作者简介：王飞(1981一)，男，高级工程师(硕士)，研究领域为等离子体点火技术和电弧推进技术34火箭推进2016年2月内也得到迅速发展，如煤电点火、垃圾处理、燃料重整方面的应用。小型低功率非冷却等离子体炬

6、虽有部分院校在研究，却没得到推广应用，主要原因是电路复杂、电极使用周期短、技术成熟度一般、成本高【9J。此低功率非冷却等离子体炬具有体积小重量轻、点火能力强、安全可靠、可重复使用等优点，相对于目前常规的点火装置，如电蚀电嘴、火花塞、化学点火剂等，有较强的点火能力。就航空飞行器动力系统燃烧室而言，此类等离子体炬不失为一个很好的点火装置。本文介绍了一款低功率非冷却等离子体炬的结构设计和其试验运行情况。1等离子体炬的组成及电源1．1等离子体炬结构等离子体炬结构如图1所示。阳极内侧和阴极前端构成放电室，阳极喷口无喇叭扩张段

7、，由喉部小孔直接转为大孑L，阴极前端为球形，涡流器采用4个切向孑L实现气旋，绝缘体将阴极和阳极隔离，壳体接地。1．2电源电源内部主要组件如图2所示，低压模块为等离子体炬运行提供恒定电流，高压模块用于启动瞬间产生触发脉冲。高压硅堆用于隔离高压脉冲，阻止等离子体炬启动瞬间高压模块产生的高压脉冲沿电缆传递到低压模块，保护低压模块。高压继电器用于续流，在等离子体炬启动后闭合，电流绕过高压硅堆，通过高压继电器形成回路。电流表和电压表用于显示等离子体炬运行时的电流和电压。此电源具有启动可靠性高，运行稳定性优，电磁兼容性好的优点

8、。l一阳极；2一阴极；3一涡流器；4一绝缘体；5一螺帽；6一阴极接线柱；7一地线；8一气体入口图1等离子体炬结构示意图Fjg．1Structureofpl嬲matorch图2电源结构原理图Fig．2Structurediagramofpowersupply2试验及数据处理2．1等离子体炬试验试验原理如图3所示。主要由等离子体炬、气瓶、减压器、管路、电源及辅助