瞬时冷等离子体点火触发爆震机理研究

点火起爆方式影响脉冲爆震发动机（PDE）爆震特性和工作频率，是PDE的关键技术之一。在PDE头部用火花塞点火，属于小体积点火。为缩短缓燃向爆震转捩（DDT）的距离和时间，快速实现大体积点火和触发爆震，成为PDE发展的关键，而采用冷等离子体点火起爆方式将是有效途径。目前，国内冷等离子体电源为手动调节，不适合PDE点火起爆要求，冷等离子体点火器研究是空白。本项目先要试制微秒级瞬时放电的冷等离子体电源，以满足PDE点火起爆要求；研究冷等离子体点火器的结构与放电及离子特性；通过气相单次爆震实验，研究冷等离子体点火起爆机理，DDT过程火焰离子成分和发展图像，开展冷等离子体点火与火花塞点火DDT过程机理对比；研究液体燃料多循环PDE冷等离子体点火起爆机理与特性；并进行冷等离子体点火起爆的数值模拟研究。本项目在国内首次开展冷等离子体点火起爆的机理和实验研究，对PDE具有潜在的工程应用价值。

点火起爆方式是PDE的关键技术之一。为快速实现大体积点火和触发爆震，国外主要采用纳秒脉冲放电用于PDE点火起爆。而连续交流驱动低温等离子体主要用于点火和助燃，没有用于PDE点火的报导，为此，必须按一定频率周期性产生低温等离子体。.主要内容是，试制微秒级瞬时放电的交流驱动低温等离子体系统；研究低温等离子体点火器的结构与放电特性；研究低温等离子体点火起爆机理；开展低温等离子体与火花塞点火DDT过程机理对比，DDT过程火焰发展图像；研究多循环PDE低温等离子体点火起爆特性；低温等离子体点火起爆的数值模拟。.重要结果是，国内外首次实现按一定频率周期性产生低温等离子体，点火器采用介质阻挡放电，同轴结构。放电参数可调，单脉冲放电时间为0.1-2000ms，放电频率为0.1-500Hz，放电能量0.2J左右；低温等离子体成功点火起爆气体燃料；建立结构相同的双爆震管实验系统，通过同步控制器，同时触发不同点火器和测量爆震参数。低温等离子体火焰传播时间比火花塞缩短1/2倍，大大提高了爆震波峰值压力和火焰传播速度；建立双方管爆震系统，高速摄影测量火焰发展图像，低温等离子点火比火花塞和激光加快火焰发展近一倍，而火花塞和激光属小体积点火，点火起爆性能接近；低温等离子体成功应用于PDE点火，采用乙烯及正庚烷燃料，点火爆震频率5-20Hz；利用FLUENT，点火区等效为高温高压火核进行点火起爆数值模拟，结果表明微量活性基团、放电区长度增加及电压电极孔减少可大幅缩短DDT时间。.研究对交流驱动低温等离子体应用于航空动力及PDE点火具有一定意义。