留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用

李晓晖 于欣

李晓晖, 于欣. 激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136001-1136001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1136001
引用本文: 李晓晖, 于欣. 激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136001-1136001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1136001
Li Xiaohui, Yu Xin. Application of laser plasma ignition in aerospace propulsion systems[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1136001-1136001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1136001
Citation: Li Xiaohui, Yu Xin. Application of laser plasma ignition in aerospace propulsion systems[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1136001-1136001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1136001

激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.1136001
基金项目: 

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ040164);国家自然科学基金(61505040,61275127,91441130);中国博士后基金(2015M570291,2016T90288);黑龙江省博士后基金(LBH-Z15054);中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.NSRIF.201628)

详细信息
    作者简介:

    李晓晖(1983-),男,讲师,博士,主要从事激光诱导等离子体点火、激光诱导击穿光谱技术方面的研究。Email:lixiaohui@hit.edu.cn

  • 中图分类号: O539

Application of laser plasma ignition in aerospace propulsion systems

  • 摘要: 激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点,成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程;其次,回顾了激光等离子体点火在航空航天动力系统应用的研究现状,尤其是哈尔滨工业大学近年来取得的研究成果;最后,分析了激光等离子体点火面临的问题,并对其发展前景进行了展望。分析表明,激光等离子体点火在无毒非自燃推进剂的火箭发动机和碳氢燃料的超燃冲压发动机的可靠重复点火上具有广泛的应用前景,但要实现工程应用,仍需要解决激光点火器与航空航天动力系统的一体化设计、激光点火器的小型化和工程化等问题。
  • [1] Wang Ailing, Wu Jianjun. Research on electrical pulse ignition technology for GO2/kerosene engine[J]. Aerospace Shanghai, 2006(6):14-17. (in Chinese)王爱玲, 吴建军. 气氧/煤油发动机电点火技术研究[J]. 上海航天, 2006(6):14-17.
    [2] Xi Wenxiong, Wang Zhenguo, Liu Weidong, et al. Experimental comparison on the scheme of ignition in dual-mode scramjet[J]. Journal of Propulsion Technology, 2013, 34(3):383-389. (in Chinese)席文雄, 王振国, 刘卫东, 等. 双模态超燃冲压发动机点火方案对比试验[J]. 推进技术, 2013, 34(3):383-389.
    [3] Osborne R J, Wehrmeyer J A, Trinh H P, et al. Evaluation and characterization study of dual pulse Laser-Induced spark (DPLIS) for rocket engine ignition system application[C]//39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 2003:AIAA paper 2003-4905.
    [4] Phuoc T X, White F X. Laser-Induced spark ignition of CH4/air mixtures[J]. Combustion and Flame, 1999, 119:203-216.
    [5] Ronney P D. Laser versus conventional ignition of flames[J]. Optical Engineering, 1994, 33(2):501-521.
    [6] Herdin G, Klausner J, Wintner E, et al. Laser ignition-a new concept to use and increase the pontentials of gas engines[C]//AERS-ARICE Symposium on Gas Fired Reciprocating Engines, 2005.
    [7] Gupta S. Technologies for gaseous fueled advanced reciprocating engine systems[C]//US DOE Industrial Distributed Energy Porfolio Review Meeting, 2011.
    [8] Weinrotter M, Kopecek H, Wintner E, et al. Application of laser ignition to hydrogen-air mixtures at high pressures[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2005, 30:319-326.
    [9] Morsy M H, Chung S H. Laser-Induced multi-point ignition with a single-shot laser using two conical cavities for hydrogen/air mixture[J]. Experimental Thermal and Fluid Science, 2003, 27(4):491-497.
    [10] Liou L C. Laser ignition in liquid rocket engines[C]//30th AIAA/SAE/ASME/ASEE Joint Propulsion Conference, 1994:AIAA paper 94-2980.
    [11] Phuoc T X. Laser-induced spark ignition fundamental and applications[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2006, 44(5):351-397.
    [12] Morsy M H. Review and recent developments of laser ignition for internal combustion engines applications[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, 16:4849-4875.
    [13] Manfletti C. Laser ignition of an experimental cryogenic reaction and control thruster:Ignition energies[J]. Journal of Propulsion and Power, 2014, 30(4):952-961.
    [14] Brieschenk S, O'Byrne S, Kleine H. Laser-induced plasma ignition studies in a model scramjet engine[J]. Combustion and Flame, 2013, 160(1):145-148.
    [15] Yang L, Li X, Liang J, et al. Laser-induced plasma ignition of hydrocarbon fuel in supersonic flows[C]//20th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference Glasgow, 2015.
    [16] Li Xiaohui. Research on laser induced plasma ignition of methane/air mixtures[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2014. (in Chinese)李晓晖. 甲烷/空气混合燃气激光诱导等离子体点火研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2014.
    [17] Cremers D A, Radziemski L J. Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy[M]. John Wiley Sons, Ltd, 2006.
    [18] Ostrovskaya G V, Zaidel' A N. Laser spark in gases[J]. Sov Phys Usp, 1974, 16:834.
    [19] Taylor G. The Formation of a blast wave by a very intense explosion. I. theoretical discussion[J]. Proceedings of the Royal Society of London Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1950, 201(1065):159-174.
    [20] Gurliat O, Schmidt V, Haidn O J, et al. Ignition of cryogenic H2/lox sparys[J]. Aerospace Science and Technology, 2003, 7:517-531.
    [21] De Rosa M, Sender J, Zimmermann H, et al. Cryogenic spary ignition at high altitude conditions[C]//42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference Exhibit, 2006:AIAA paper 2006-4539.
    [22] Sender J, Manfletti C, Oschwald M, et al. Ignition transients of a gaseous CH4/O2 coaxial jet[C]//ILASS, 2008.
    [23] Schmidt V, Wepler U, Haidn O, et al. Characterization of the primary ignition process of a coaxial GH2/Lox spray[C]//42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2004:AIAA paper 2004-1167.
    [24] Pauly C, Sender J, Oschwald M. Ignition of a gaseous methane/oxygen coaxial jet[J]. Progress in Propulsion Physics, 2009, 1:155-170.
    [25] Gajdeczko B F, Angioletti M, Dryer F L. Laser ignition of liquid oxygen/ethanol propellants[C]//30th International Symposium on Combustion, 2004.
    [26] Shen Ruiqi, Ye Yinghua, Tu Jian. Effect of plasma and ablation on ignition processes of energetic materials under pulsed laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2004, 31(11):1323-1326. (in Chinese)沈瑞琪, 叶迎华, 涂建. 激光等离子体和烧蚀对含能材料的激光点火过程的影响[J]. 中国激光, 2004, 31(11):1323-1326.
    [27] Li X, Yu Y, Yu X, et al. Laser induced spark ignition of coaxial methane/oxygen/nitrogen diffusion flames[J]. Optics Express, 2014, 22(3):3447-3457.
    [28] Li X, Omenetto N, Smith B W. Laser spark ignition of premixed methane-air mixtures:Parameter measurements and determination of key factors for ultimate ignition results[J]. Applied Spectroscopy, 2014, 68(9):975-991.
    [29] Li X, Fan R, Yu Y, et al. Laser spark ignition of LOx/LCH4 propellant on an optically-accessible combustor[C]//The 3rd Laser Ignition Conference, Argonne National Laboratory, 2015.
  • [1] 王谦豪, 杨小君, 温文龙, 赵华龙, 李益.  飞秒激光微加工中诱导空气等离子体的超快观测研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230158-1-20230158-11. doi: 10.3788/IRLA20230158
    [2] 冯艳硕, 梁密生, 卞晓蒙, 任光辉, 边洪录, 祝连庆.  多元等离子体共振纳米结构的飞秒激光加工与拉曼检测应用 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220522-1-20220522-9. doi: 10.3788/IRLA20220522
    [3] 张楚蕙, 陆健, 张宏超, 高楼, 谢知健.  双脉冲激光诱导铝等离子体的双波长干涉诊断 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210892-1-20210892-7. doi: 10.3788/IRLA20210892
    [4] 杨涛, 葛嘉程, 周源, 黄维.  基于半导体等离子体频率光学调控的太赫兹波调制系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203005-0203005(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0203005
    [5] 王金梅, 颜海英, 郑培超, 薛淑文.  激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206011-1206011(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206011
    [6] 柯常军, 吴天昊, 孔心怡, 钟艳红, 吴谨.  采用小孔等离子体开关实现TE CO2激光窄脉冲整形 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206007-1206007(4). doi: 10.3788/IRLA201847.1206007
    [7] 董超, 孙中浩, 张亚春, 何湘, 倪晓武, 骆晓森.  激光等离子体丝阵列对10 GHz微波传输特性的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1006001-1006001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1006001
    [8] 赵骥, 赵晓凡, 张亮亮, 张存林.  飞秒激光的等离子体吸收太赫兹特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1025001-1025001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1025001
    [9] 李修, 徐艳芳, 辛智青, 李亚玲, 李路海.  表面等离子体共振增强ZnO/Ag薄膜发光特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621005-0621005(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0621005
    [10] 常浩, 金星, 林正国.  真空环境下脉冲激光烧蚀等离子体羽流特性分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206014-1206014(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1206014
    [11] 马欲飞, 何应, 于欣, 陈德应, 孙锐.  用于激光诱导等离子体点火技术的激光源研究进展 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1136003-1136003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1136003
    [12] 周成虎, 张秋慧, 黄明明, 黄全振.  杂质微粒对薄膜的损伤效应 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 721004-0721004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0721004
    [13] 李志全, 牛力勇, 严蕾, 朱君, 王志斌, 郑文颖.  介质加载型混合表面等离子体波导的损耗特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 677-681.
    [14] 陈金忠, 王敬, 李旭, 滕枫.  样品温度对激光诱导等离子体辐射强度的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3223-3228.
    [15] 杨晓飞, 甘开福.  EAST托卡马克等离子体广角红外与可见光集成诊断系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3656-3660.
    [16] 郑妍, 孙玉锋, 邢砾云, 代广斌, 常天英, 夏良平, 王敏, 郎金鹏, 崔洪亮.  基于表面等离子体共振原理的小型化实时在线海上溢油监测系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3446-3453.
    [17] 刘大畅, 付跃刚, 张运方, 李慧, 段靖远.  用于表面等离子体共振的加窗傅里叶变换法信号处理方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2752-2756.
    [18] 郭士亮, 牛力勇, 胡春海, 朱君, 孟靓, 李志全.  半导体增益介质对MSM 等离子体波导的传输损耗补偿研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2289-2294.
    [19] 陈世和, 陆继东, 董璇, 潘凤萍, 张曦, 姚顺春, 李军.  不同激光参数下煤粉颗粒流等离子体特性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 113-118.
    [20] 卢志刚, 战仁军, 王晓宇.  激光等离子体声信号特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2844-2848.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  507
  • HTML全文浏览量:  101
  • PDF下载量:  200
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-08
  • 修回日期:  2016-04-09
  • 刊出日期:  2016-11-25

激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.1136001
    作者简介:

    李晓晖(1983-),男,讲师,博士,主要从事激光诱导等离子体点火、激光诱导击穿光谱技术方面的研究。Email:lixiaohui@hit.edu.cn

基金项目:

国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ040164);国家自然科学基金(61505040,61275127,91441130);中国博士后基金(2015M570291,2016T90288);黑龙江省博士后基金(LBH-Z15054);中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.NSRIF.201628)

  • 中图分类号: O539

摘要: 激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点,成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程;其次,回顾了激光等离子体点火在航空航天动力系统应用的研究现状,尤其是哈尔滨工业大学近年来取得的研究成果;最后,分析了激光等离子体点火面临的问题,并对其发展前景进行了展望。分析表明,激光等离子体点火在无毒非自燃推进剂的火箭发动机和碳氢燃料的超燃冲压发动机的可靠重复点火上具有广泛的应用前景,但要实现工程应用,仍需要解决激光点火器与航空航天动力系统的一体化设计、激光点火器的小型化和工程化等问题。

English Abstract

参考文献 (29)

目录

    /

    返回文章
    返回