| 高背压等离子点火器及其液体燃料点火特性实验研究 |
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| 引用本文： | 曹亚文,李斌,王飞,林榕,韩先伟,谭畅.高背压等离子点火器及其液体燃料点火特性实验研究[J].推进技术,2021,42(7):1570-1580. |
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| 作者姓名： | 曹亚文 李斌 王飞 林榕 韩先伟 谭畅 |
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| 作者单位： | 1.西安航天动力研究所 液体火箭发动机技术重点实验室，陕西 西安 710100;2.陕西省等离子体物理与技术应用重点实验室，陕西 西安 710100;3.航天推进技术研究院，陕西 西安 710100 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（11475131）；国家重点研发计划项目（2019YFC1907000）。 |
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| 摘 要： | 航天应用的液体火箭发动机及燃烧型加热器燃烧室室压高、燃料流量大、温度低、有重复启动需求，实现安全可靠点火的难度较大。针对这些需求，研究了一种采用高背压设计的电弧等离子体点火器。实验研究了Ar，N2气体工质在高进气压力下的伏安特性，发现N2在宽压力范围内适用于点火。发射光谱分析表明，在高达数MPa的进气压力下，Ar，N2等离子体射流电子密度符合局部热力学平衡判据（LTE判据），点火能量集中。N2等离子体整体温度低于Ar，但阳极喷口附近温度高于Ar，N2等离子体射流火焰长，卷吸沿程空气造成射流平均温度偏低，但有助于低温液体推进剂的蒸发混合和强化点火。等离子体射流引起了臭氧和氮氧化物的形成，具有促进点火和化学反应的作用。背压提高引起电源输出电压升高，提高供气压力和电流，有助于点火器在高背压环境中稳定电压。燃烧型空气加热器燃烧室的点火实验发现，采用N2等离子体喷注面中心点火，可以在短时间内完成酒精-空气和酒精-液氧-空气的点火，最高燃烧室室压接近5MPa时，点火器仍能稳定工作，多次使用电极烧蚀不明显，在液体火箭发动机的重复可靠点火方面具有很好的应用前景。
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| 关 键 词： | 液体火箭发动机 等离子体 点火器 背压 发射光谱 液体推进剂 |
| 收稿时间： | 2020/7/28 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2021/2/5 0:00:00 |
Experiment Researches of High Back Pressure Plasma Ignitor and Liquid Fuel Ignition Characteristics |
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| CAO Ya-wen,LI Bin,WANG Fei,LIN Rong,HAN Xian-wei,TAN Chang.Experiment Researches of High Back Pressure Plasma Ignitor and Liquid Fuel Ignition Characteristics[J].Journal of Propulsion Technology,2021,42(7):1570-1580. |
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| Authors: | CAO Ya-wen LI Bin WANG Fei LIN Rong HAN Xian-wei TAN Chang |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Liquid rocket engine Plasma Ignitor Back pressure Emission spectrum Liquid propellant |
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