專利名稱：介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流動控制技術(shù)領(lǐng)域，是一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置及方法，可改善圓柱繞流尾跡區(qū)流動，主要用于航空行業(yè)。
背景技術(shù)：
隨著科技進步和生活水平的提高，航空運輸因其便捷而越來越受人們的青睞。作為飛機關(guān)鍵部件之一的起落架系統(tǒng)，其工作性能直接影響到飛機起飛、著陸性能與飛行安全，起落架系統(tǒng)在飛機部件中起著至關(guān)重要的作用。飛機起落架會帶來較大的阻力和氣動噪聲，特別是在起落架放下過程中氣動阻力作負功，如果飛機飛行速度很大，即來流相對速度很大或側(cè)風(fēng)速度很大時，液壓作動筒所提供的液壓力達不到所要求的載荷，則起落架可能不能在規(guī)定時間內(nèi)放下到位，或者根本放不下來，這是極其危險的情況。在現(xiàn)代飛機起落架的各個工作部件中，收放機構(gòu)在使用中發(fā)生失效的概率是比較高的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置及方法，有助于減小圓柱繞流的流動損失和氣動噪聲，使飛機起落架減阻和降噪。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流的方法，其包括步驟a)在圓筒上布置多組等離子體激勵器；b)將圓筒套于飛機起落架輪支柱上部外圓；c)激勵器接通高壓電后，將附近空氣電離產(chǎn)生等離子體；d)所產(chǎn)生的等離子體加速附面層內(nèi)低速氣體的運動，添平圓筒繞流的尾跡區(qū)，進而達到減小尾跡損失、減小氣動噪聲的效果。所述的方法，其所述附面層，為氣體與圓筒外表面的接觸層。一種所述的方法使用的介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置，其包括三部分圓筒、多組等離子體激勵器和高壓電源；其中，圓筒以絕緣材料制作，是布置等離子體激勵器的載體；每組等離子體激勵器包括兩種電極，兩種電極交錯布置在圓筒兩側(cè)，一種電極接高壓電源的高壓端，另一種電極接高壓電極的接地端，接通高壓電后將等離子體激勵器附近空氣電離，加速附近空氣運動而形成射流。所述的尾緣射流裝置，其所述兩種電極，其中一種為裸露電極，為多個，共接高壓電源的高壓端，另一種為掩埋電極，接高壓電極的接地端；至少兩個裸露電極，分置一掩埋電極兩側(cè)。所述的尾緣射流裝置，其所述兩種電極，為長方條形，順圓筒軸向設(shè)置，以金屬材料鎢、鉬、鋼、或耐高溫合金制作；兩種金屬電極寬度為l_20mm。所述的尾緣射流裝置，其所述兩種電極，每對包括兩裸露電極，一掩埋電極，其對數(shù)為1-100對，根據(jù)圓筒的大小來確定使用的電極數(shù)目。
所述的尾緣射流裝置，其所述交錯布置在圓筒兩側(cè)，是兩裸露電極位于圓筒外表面，一掩埋電極位于圓筒內(nèi)表面，每對的等離子體電極交錯布置，沿周圓順序為一裸露電極、一掩埋電極、再一裸露電極，每對金屬電極中掩埋電極與裸露電極之間的間距為0-5mm，且掩埋電極被絕緣材料覆蓋。所述的尾緣射流裝置，其所述兩種電極順圓筒軸向設(shè)置，使得等離子體誘導(dǎo)流動形成射流的方向與來流方向相同。所述的尾緣射流裝置，其所述絕緣材料，為聚四氟乙烯或耐高溫絕緣陶瓷、耐高溫絕緣石英玻璃；掩埋電極的絕緣材料覆蓋層厚度為0. l-20mm。采用本發(fā)明系統(tǒng)可改善圓柱繞流尾跡區(qū)流場，減小圓柱繞流的流動損失和氣動噪聲。本發(fā)明在減小圓柱繞流損失和氣動噪聲方面與現(xiàn)在運行的技術(shù)有很大的區(qū)別等離子體流動控制是一種基于等離子體氣動激勵的新概念流動控制技術(shù)，等離子體激勵以等離子體為載體，對流場施加一種可控的擾動。本發(fā)明的幾個創(chuàng)新點體現(xiàn)在1)等離子體激勵是電激勵，沒有運動部件；2)結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、激勵參數(shù)容易調(diào)節(jié)；3)激勵作用頻帶寬和、響應(yīng)迅速；4)不使用時不會帶來負面的影響。


圖Ia是本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置示意圖；圖Ib是本發(fā)明的等離子體激勵器布置示意圖；圖2是本發(fā)明的PIV實驗的測量區(qū)域；圖3a_;3b是本發(fā)明的等離子體尾緣射流裝置PIV實驗結(jié)果圖片；其中圖3a是未施加等離子體激勵的流線圖；圖北施加19kV等離子體激勵的流線圖；圖4是本發(fā)明的等離子體激勵器在飛機起落架上布置的示意圖。附圖標記說明圓筒1、裸露電極h、2b、掩埋電極3、高壓電源4、高壓端5、接地端6、起落架輪支柱7、測量區(qū)8、來流9。
具體實施例方式本發(fā)明的一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流的方法，包括步驟a)在圓筒上布置多組等離子體激勵器；b)將圓筒套于飛機起落架輪支柱上部外圓；c)激勵器接通高壓電后，將附近空氣電離產(chǎn)生等離子體；d)所產(chǎn)生的等離子體加速附面層內(nèi)低速氣體的運動，添平圓筒繞流的尾跡區(qū)，進而達到減小尾跡損失、減小氣動噪聲的效果。附面層，即為氣體與圓筒外表面的接觸層。
一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置，包括三部分圓筒、多組等離子體激勵器和高壓電源；其中，圓筒以絕緣材料制作，是布置等離子體激勵器的載體；每組等離子體激勵器包括兩種電極，兩種電極，一種為裸露電極，為二個，共接高壓電源的高壓端，另一種為一掩埋電極，接高壓電極的接地端；兩個裸露電極，分置一掩埋電極兩側(cè)，構(gòu)成一對。其對數(shù)為1-100對，根據(jù)圓筒的大小來確定使用的電極數(shù)目。兩種電極，為長方條形，順圓筒軸向設(shè)置，使得等離子體誘導(dǎo)流動形成射流的方向與來流方向相同，以金屬材料鎢、鉬、鋼、或耐高溫合金制作；兩種金屬電極寬度為l-20mmo兩種電極交錯布置在圓筒兩側(cè)，是兩裸露電極位于圓筒外表面，一掩埋電極位于圓筒內(nèi)表面，每對的等離子體電極交錯布置，沿周圓順序為一裸露電極、一掩埋電極、再一裸露電極，每對金屬電極中掩埋電極與裸露電極之間的間距為0-5mm，且掩埋電極被絕緣材料覆蓋。兩種電極接通高壓電后將等離子體激勵器附近空氣電離，加速附近空氣運動而形成射流。絕緣材料，采用聚四氟乙烯或耐高溫絕緣陶瓷、耐高溫絕緣石英玻璃；掩埋電極的絕緣材料覆蓋層厚度為0. l-20mm。下面根據(jù)圖1至圖3a_b，給出本發(fā)明一個較好實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點。圖1是本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置示意圖，其中圖Ia顯示了高壓電源4、圓柱1、裸露電極h、2b和掩埋電極3，圖Ib給出了等離子體激勵器在圓柱上的布置方式。敷設(shè)在圓柱兩側(cè)的電極，一側(cè)的電極與電源的高壓端相連、另一側(cè)的電極與電源的接地端相連。圖2是PIV實驗的測量區(qū)域。圖3a_b是反應(yīng)本發(fā)明的等離子體尾緣射流裝置改善添平尾跡流場的實驗圖片。這組圖片利用粒子圖像測速儀(PIV)獲得。圖3a為不施加等離子體激勵時的流線；圖北為施加19kV等離子體激勵時的流線。由這組圖片可見，施加等離子體激勵后，在尾跡區(qū)能夠看到等離子體誘導(dǎo)出的射流，該射流添平了尾跡區(qū)的死水區(qū)，由此表明本發(fā)明的等離子體尾緣射流裝置起到了改善尾跡區(qū)流動的效果，可以起到減小流動損失和氣動噪聲的作用。圖4是本發(fā)明的等離子體激勵器在飛機起落架上布置的示意圖。由圖可見等離子體激勵器布置在飛機起落架支柱的背風(fēng)面尾緣附近。以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流的方法，其特征在于，包括步驟a)在圓筒上布置多組等離子體激勵器；b)將圓筒套于飛機起落架輪支柱上部外圓；c)激勵器接通高壓電后，將附近空氣電離產(chǎn)生等離子體；d)所產(chǎn)生的等離子體加速附面層內(nèi)低速氣體的運動，添平圓筒繞流的尾跡區(qū)，進而達到減小尾跡損失、減小氣動噪聲的效果。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述附面層，為氣體與圓筒外表面的接觸層。
3.—種如權(quán)利要求1所述的方法使用的介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置，其特征在于，包括三部分圓筒、多組等離子體激勵器和高壓電源；其中，圓筒以絕緣材料制作，是布置等離子體激勵器的載體；每組等離子體激勵器包括兩種電極，兩種電極交錯布置在圓筒兩側(cè)，一種電極接高壓電源的高壓端，另一種電極接高壓電極的接地端，接通高壓電后將等離子體激勵器附近空氣電離，加速附近空氣運動而形成射流。
4.如權(quán)利要求3所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述兩種電極，其中一種為裸露電極，為多個，共接高壓電源的高壓端，另一種為掩埋電極，接高壓電極的接地端；至少兩個裸露電極，分置一掩埋電極兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述兩種電極，為長方條形，順圓筒軸向設(shè)置，以金屬材料鎢、鉬、鋼、或耐高溫合金制作；兩種金屬電極寬度為l_20mm。
6.如權(quán)利要求3或4所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述兩種電極，每對包括兩裸露電極，一掩埋電極，其對數(shù)為1-100對，根據(jù)圓筒的大小來確定使用的電極數(shù)目。
7.如權(quán)利要求3或4所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述交錯布置在圓筒兩側(cè)，是兩裸露電極位于圓筒外表面，一掩埋電極位于圓筒內(nèi)表面，每對的等離子體電極交錯布置，沿周圓順序為一裸露電極、一掩埋電極、再一裸露電極，每對金屬電極中掩埋電極與裸露電極之間的間距為0-5mm，且掩埋電極被絕緣材料覆蓋。
8.如權(quán)利要求3或5所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述兩種電極順圓筒軸向設(shè)置，使得等離子體誘導(dǎo)流動形成射流的方向與來流方向相同。
9.如權(quán)利要求3或7所述的尾緣射流裝置，其特征在于，所述絕緣材料，為聚四氟乙烯或耐高溫絕緣陶瓷、耐高溫絕緣石英玻璃；掩埋電極的絕緣材料覆蓋層厚度為0. l-20mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置及方法，涉及流動控制技術(shù)，該裝置由多組等離子體激勵器、絕緣介質(zhì)和高壓電源組成，用于改善圓柱繞流尾跡區(qū)流動，在圓柱背風(fēng)面適當位置施加一定強度的等離子體激勵，通過加速附面層內(nèi)低速流體的運動，在圓柱尾緣死水區(qū)形成射流，可以添平尾跡低速區(qū)，進而達到改善尾跡區(qū)流場、減小尾跡損失和氣動噪聲的效果，可用于飛機起落架的減阻和降噪。本發(fā)明的介質(zhì)阻擋放電等離子體尾緣射流裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、反應(yīng)迅速、能耗低等優(yōu)點。
文檔編號B64C25/00GK102595758SQ20111000540
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者李綱 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所