專利名稱：基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)式格尼襟翼，具體是由放置于機(jī)翼壓力面的等離子體激勵(lì)器誘導(dǎo)產(chǎn)生的壁面射流所實(shí)現(xiàn)的氣動(dòng)式格尼襟翼。
背景技術(shù)：
在航空工程領(lǐng)域，格尼襟翼是一種有效增加飛機(jī)升力的裝置。如圖I所示，通常格尼襟翼2采用擾流片制作形成，垂直貼附于機(jī)翼壓力面靠近后緣Ib處。格尼襟翼高度通常為機(jī)翼根弦長的0. 5%到3%，卻能極大幅度得提高機(jī)翼的升力。從格尼襟翼應(yīng)用的航行狀態(tài)來看，它最有效的時(shí)刻是飛機(jī)的起飛降落階段，可以極大縮短飛機(jī)的起飛和降落距離。但是在飛機(jī)巡航階段，由于處于穩(wěn)定狀態(tài)，不需要額外增加飛機(jī)升力。此時(shí)安裝格尼襟翼，會(huì)帶來較大的額外阻力增加，影響到飛機(jī)航行的經(jīng)濟(jì)型。因此，比較理想的設(shè)計(jì)方案是實(shí)現(xiàn)機(jī)械式格尼襟翼的主動(dòng)可控。但是，為了實(shí)現(xiàn)此目的，需要復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)，不僅增加了飛機(jī) 的額外重量，也會(huì)降低機(jī)翼的疲勞強(qiáng)度。因此，有必要發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)性控制的格尼襟翼的新型布局形式及其實(shí)現(xiàn)方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種新型布局的格尼襟翼，以實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼增升的主動(dòng)控制以及非定?？刂?。在說明本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼之前，首先確定幾個(gè)名詞的含義指定繞過機(jī)翼的自由來流的速度方向?yàn)閺臋C(jī)翼前緣方向指向后緣方向，通常機(jī)翼在自由來流中存在一定的攻角，攻角在0°到90°之間；指定當(dāng)?shù)刈杂蓙砹鞯乃俣人阜较驗(yàn)橄掠?，相反方向?yàn)樯嫌危嫌魏拖掠斡脕肀硎龅氖且环N位置上的相互關(guān)系。本發(fā)明提出的一種基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，通過等離子體激勵(lì)器在機(jī)翼上設(shè)置特定布局形式實(shí)現(xiàn)。等離子體激勵(lì)器包括裸露電極、覆蓋電極以及絕緣介質(zhì)，絕緣介質(zhì)位于兩電極之間，用于阻擋高壓高頻放電。具體等離子體激勵(lì)器的特定布局形式為等離子體激勵(lì)器貼附于機(jī)翼壓力面靠近機(jī)翼后緣處，裸露電極靠近機(jī)翼后緣，覆蓋電極位于裸露電極上游，覆蓋電極所處位置與裸露電極所處位置不重疊；露電極和覆蓋電極之間施加高壓高頻正弦交流電源。所述的裸露電極和覆蓋電極分別接高壓高頻交流電源的兩個(gè)輸出端，施加在裸露電極和覆蓋電極之間的正弦交流電壓的峰峰值至少I千伏，頻率至少I千赫茲。所述的等離子體激勵(lì)器的工作模式包括定常模式和非定常模式。在定常模式下，等離子體激勵(lì)器一直處于開啟狀態(tài)，通過在裸露電極和覆蓋電極之間始終施加高壓高頻正弦交流電源實(shí)現(xiàn)。在非定常模式下，等離子體激勵(lì)器周期性地開啟和關(guān)閉，通過在裸露電極和覆蓋電極之間施加周期性的高壓高頻正弦交流電源實(shí)現(xiàn)，周期變化頻率為機(jī)翼尾跡渦脫落的固有頻率的半頻及倍頻。本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼，其優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于I、本發(fā)明基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，完全由壁面射流所實(shí)現(xiàn)，可以增加翼型、機(jī)翼、飛機(jī)等的升力，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式格尼襟翼，且不需要額外的擾流片改變機(jī)翼后緣局部形狀。2、本發(fā)明基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，質(zhì)量輕、裝置簡單、易于安裝、對流場邊界層干擾小、功耗小、響應(yīng)迅速，特別是基于柔性絕緣材料制作形成的等離子體激勵(lì)器，可以貼附于任意曲面的表面。3、本發(fā)明基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，可以實(shí)現(xiàn)電氣化控制，根據(jù)需要隨時(shí)開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)主動(dòng)控制，解決了機(jī)械式格尼襟翼由于不能執(zhí)行主動(dòng)控制而引起的額外形狀阻力增加問題。4、本發(fā)明基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼繞流的非定?？刂?，相比定常控制模式具有更高的效率。


圖I是安裝有機(jī)械式格尼襟翼的機(jī)翼示意圖；圖2是本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼在機(jī)翼上的實(shí)現(xiàn)方式示意圖及其局部放大示意圖；圖3 Ca)是高壓高頻正弦交流電源處于負(fù)半周期時(shí)等離子體激勵(lì)器的放電形式；圖3 (b)是高壓高頻正弦交流電源處于正半周期時(shí)等離子體激勵(lì)器的放電形式；圖4是本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼執(zhí)行非定?？刂颇Ｊ綍r(shí)的脈沖激勵(lì)信號(hào)示意圖；圖5Ca)是無氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均速度矢量圖；圖5(b)是有氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均速度矢量圖；圖5(c)是無氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均流線圖；圖5(d)是有氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均流線圖；圖5(e)是有、無氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均流向速度剖面對比圖，其中空心方塊表示了無控制的情況，實(shí)心圓圈表示了有控制情況；圖6是有、無氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼升力系數(shù)曲線對比圖。圖中具體標(biāo)號(hào)如下I、機(jī)翼；la、機(jī)翼前緣；lb、機(jī)翼后緣；2、機(jī)械式格尼襟翼；3、等離子體激勵(lì)器；3a、裸露電極；3b、覆蓋電極；3c、絕緣介質(zhì)；3d、電離空氣；3e、壁面射流；3f、電離空氣由裸露電極運(yùn)動(dòng)到覆蓋電極方向；3g、電離空氣由覆蓋電極運(yùn)動(dòng)到裸露電極方向；4、高壓高頻正弦交流電源；4a、高壓高頻正弦交流信號(hào)處于負(fù)半周期時(shí)的放電情景；4b、高壓高頻正弦交流信號(hào)處于正半周期時(shí)的放電情景；4c、高壓高頻正弦交流信號(hào)；5、適用于非定?？刂频拿}沖激勵(lì)信號(hào)。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出一種基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，是通過等離子體激勵(lì)器在機(jī)翼上的特定布局形式所實(shí)現(xiàn)。等離子體激勵(lì)器貼附于機(jī)翼壓力面靠近后緣處，在自由來流條件下，開啟等離子體激勵(lì)器的電源，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的壁面射流與自由來流方向相反，兩者相互作用，在機(jī)翼后緣處形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)式格尼襟翼的控制效果。風(fēng)洞測力實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明提出的基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼可以有效增加翼型、機(jī)翼和飛機(jī)的升力。本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼還可以根據(jù)需要隨時(shí)開啟和關(guān)閉，很便捷地實(shí)現(xiàn)格尼襟翼的實(shí)時(shí)主動(dòng)控制問題，亦可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼繞流的非定?？刂?。如圖2所示，本發(fā)明一種氣動(dòng)式格尼襟翼，其增升功能主要通過等離子體激勵(lì)器在機(jī)翼I表面特定位置采用特定布局形式實(shí)現(xiàn)。該等離子體激勵(lì)器3包括裸露電極3a、覆蓋電極3b以及絕緣介質(zhì)3c。等離子體激勵(lì)器3貼附于機(jī)翼I壓力面靠近后緣Ib處，裸露電極3a靠近機(jī)翼后緣lb，覆蓋電極3b位于裸露電極3a上游，兩電極之間為阻擋高壓高頻放電的絕緣介質(zhì)3c。裸露電極3a和覆蓋電極3b分別連接高壓高頻正弦交流電源4的兩個(gè)輸出端，覆蓋電極3b作為參考電勢。等離子體激勵(lì)器3的工作過程為裸露電極3a和覆蓋電極3b分別連接高壓高頻正弦交流電源4的兩端，高壓高頻電壓的波形為如圖4所示的正弦信號(hào)4c。當(dāng)高壓高頻正 弦交流信號(hào)處于負(fù)半周期4a時(shí)，亦即裸露電極3a相對覆蓋電極3b處于低電勢時(shí)，高壓高頻作用使得裸露電極3a附近的空氣電離，形成電子3d，如圖2所示，在電場力作用下，電子3d在絕緣介質(zhì)3c表面運(yùn)動(dòng)，形成如圖3的(a)中3f所示方向的電子流，放電方向從裸露電極3a指向覆蓋電極3b。由于絕緣介質(zhì)3c的阻擋作用，少部分電子3d可以穿過絕緣介質(zhì)3c表層,但是大部分電子3d不能穿過絕緣介質(zhì)3c抵達(dá)覆蓋電極3b,因此大部分電子3d聚集停留在覆蓋電極3b外側(cè)的絕緣介質(zhì)3c表面。該放電過程一直持續(xù)，高壓高頻放電產(chǎn)生的電子3d源源不斷的從裸露電極3a運(yùn)動(dòng)到覆蓋電極3b表面的絕緣介質(zhì)3c，直到裸露電極3a的電勢比覆蓋電極3b的電勢高為止。在電子3d運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，由于空氣粘性作用，帶動(dòng)周圍的空氣一起運(yùn)動(dòng)，從而會(huì)產(chǎn)生一種絕緣介質(zhì)3c表面的從裸露電極3a指向覆蓋電極3b方向的壁面射流。當(dāng)高壓高頻正弦交流信號(hào)處于正半周期4b時(shí)，如圖3的(b)所示，覆蓋電極3b相對裸露電極3a處于低電勢時(shí)，高壓高頻作用使得覆蓋電極3b附近的空氣電離，形成電子。由于絕緣介質(zhì)3c的阻擋作用，由覆蓋電極3b本身產(chǎn)生的電子并不能穿過絕緣介質(zhì)3c到達(dá)裸露電極3a，但是聚集在覆蓋電極3b外側(cè)的絕緣介質(zhì)3c附近的電子3d，則可以在電場力驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)到裸露電極3a，形成如圖3的(b)中3g所示放電方向的電子流。該放電過程一直持續(xù)，聚集在覆蓋電極3b表面的電子3d源源不斷的從覆蓋電極3b方向流向裸露電極3a方向，直到覆蓋電極3b的電勢比裸露電極3a的電勢高為止。在電子3d運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，由于空氣粘性作用，帶動(dòng)周圍的空氣一起運(yùn)動(dòng)，從而會(huì)產(chǎn)生一種絕緣介質(zhì)3c表面的從覆蓋電極3b指向裸露電極3a方向的壁面射流。在高壓高頻正弦交流電源4的驅(qū)動(dòng)下，等離子體激勵(lì)器3表面會(huì)周期性地產(chǎn)生從裸露電極3a到覆蓋電極3b方向，以及從覆蓋電極3b到裸露電極3a方向的壁面射流。但是由于等離子體激勵(lì)器3的激勵(lì)頻率往往有數(shù)千赫茲，肉眼感受不到該種細(xì)微的變化。當(dāng)?shù)入x子激勵(lì)器3工作時(shí)，肉眼只能看到覆蓋電極3b外側(cè)的絕緣介質(zhì)3c附近的較為穩(wěn)定的紫色放電光源，并且能聽到尖銳的放電聲音。等離子體激勵(lì)器3在處于高壓高頻正弦交流信號(hào)的正半周期4b的放電過程時(shí)，由于覆蓋電極3b本身產(chǎn)生的電子不能穿過絕緣介質(zhì)3c到達(dá)裸露電極3a，因此，高壓高頻正弦交流信號(hào)4c的負(fù)周期4a以及正周期4b放電強(qiáng)度不一致。在高壓高頻正弦交流信號(hào)的每一個(gè)放電周期，處于負(fù)半周期4a的放電強(qiáng)度要高于處于正半周期4b的放電強(qiáng)度，亦即處于負(fù)半周期4a產(chǎn)生的從裸露電極3a流向覆蓋電極3b方向的射流強(qiáng)度高于處于正半周期4b產(chǎn)生的從覆蓋電極3b流向裸露電極3a的射流強(qiáng)度。因此，從總體上看，在高壓高頻正弦交流電源4的驅(qū)動(dòng)下，等離子體激勵(lì)器3表面會(huì)產(chǎn)生從裸露電極3a流向覆蓋電極3b方向的壁面射流，如圖2中所示的壁面射流3e。等離子體激勵(lì)器3誘導(dǎo)產(chǎn)生指向上游的水平壁面射流，與自由來流相互作用，在機(jī)翼后緣壓力面附近形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，延緩了機(jī)翼壓力面的流速，增加了壓力面的壓力，加速了機(jī)翼吸力面的流速，增加了吸力面的吸力，從而提高了機(jī)翼的升力。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)式格尼襟翼的等離子體激勵(lì)器3的工作模式有兩種定常模式和非定常模式。在定常模式下，等離子體激勵(lì)器3 —直處于開啟狀態(tài)；在非定常模式下，等離子體激勵(lì)器3處于周期性地開啟和關(guān)閉狀態(tài)。定常模式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例為在工作過程中始終給等離子體激勵(lì)器3施加高壓高頻正弦交流電源4的正弦交流信號(hào)4c。非定常模式 的一個(gè)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例如圖4所示，在工作過程中，除了施加給等離子體激勵(lì)器3高壓高頻正弦交流信號(hào)4c外，還施加有周期性的脈沖激勵(lì)信號(hào)5。脈沖激勵(lì)信號(hào)5主要有兩個(gè)參數(shù)激勵(lì)周期T以及有效脈沖時(shí)間Tp。施加到等離子體激勵(lì)器3上的高壓高頻正弦交流信號(hào)4c只有在脈沖激勵(lì)信號(hào)5出現(xiàn)脈沖亦即Tp所標(biāo)示的激勵(lì)時(shí)間有效，此時(shí)等離子體激勵(lì)器3處于放電工作狀態(tài)；沒有脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻亦即T-Tp的激勵(lì)時(shí)間內(nèi)等離子激勵(lì)器3處于關(guān)閉狀態(tài)。激勵(lì)周期T通常與機(jī)翼尾跡渦脫落的固有頻率(該頻率是未施加氣動(dòng)式格尼襟翼控制下的值)相耦合，亦即激勵(lì)頻率(1/T)采用尾跡渦固有頻率的半頻或者倍頻。在每一個(gè)激勵(lì)周期內(nèi)，脈沖出現(xiàn)的時(shí)間為Tp，亦即等離子體有效放電的時(shí)間。由于脈沖激勵(lì)信號(hào)5的時(shí)間尺度比高壓高頻正弦交流信號(hào)4c的時(shí)間尺度通常要高兩個(gè)數(shù)量級，因此，每個(gè)脈沖激勵(lì)信號(hào)5出現(xiàn)時(shí)，等離子體激勵(lì)器3誘導(dǎo)的流場依然表現(xiàn)為水平壁面射流3e的形式。但是與定常控制模式相比，非定?？刂葡碌牡入x子體激勵(lì)器3誘導(dǎo)產(chǎn)生的壁面射流3e可以周期性的產(chǎn)生和消失，亦即氣動(dòng)式格尼襟翼可以周期性地開啟和關(guān)閉。通過調(diào)節(jié)激勵(lì)周期T改變非定常控制的頻率，通過調(diào)節(jié)Tp改變每次非定?？刂茣r(shí)氣動(dòng)式格尼襟翼的有效開啟時(shí)間。本發(fā)明的等離子體激勵(lì)器3的構(gòu)成材料為裸露電極3a和覆蓋電極3b采用具有導(dǎo)電性能的金屬材料制作，例如銅箔等，絕緣介質(zhì)3c采用環(huán)氧樹脂、石英玻璃、陶瓷、聚酰亞胺薄膜(Kapton)、聚酯薄膜(Mylar)等具有高阻抗，絕緣性能好的絕緣材料。特別的，等離子體激勵(lì)器3的絕緣介質(zhì)3c可以采用柔性的聚酯薄膜，制作形成柔性的等離子體激勵(lì)器3，從而可以貼附于有彎度翼型的表面。本發(fā)明的等離子體激勵(lì)器3的具體尺度為裸露電極3a及覆蓋電極3b的寬度范圍均為所控制機(jī)翼弦長的2%到10%，且裸露電極3a的寬度小于覆蓋電極3b的寬度；兩電極靠近端的距離(亦即電極間隙)為0毫米到8毫米，特別優(yōu)選采用0毫米，亦即兩電極的一端重合，以提高其放電性能；絕緣介質(zhì)3c的寬度至少等于裸露電極3a、覆蓋電極3b以及兩個(gè)電極之間間隙之和，特別優(yōu)選絕緣介質(zhì)3c至少在裸露電極3a以及覆蓋電極3b外側(cè)端分別延伸I毫米到2毫米，以避免裸露電極3a和覆蓋電極3b之間通過絕緣介質(zhì)3c端面放電，提高等離子體激勵(lì)器3的耐高壓性能，圖2中顯示出兩電極和絕緣介質(zhì)的寬度。裸露電極3a、覆蓋電極3b及絕緣介質(zhì)3c的長度通過所控制翼型、機(jī)翼、飛機(jī)的展長具體確定，一般長度設(shè)置與對應(yīng)所覆蓋的機(jī)翼的長度相同即可，在相同的放電強(qiáng)度情況下，本發(fā)明所提出的氣動(dòng)式格尼襟翼的控制效果隨著等離子體激勵(lì)器3的展向長度增加而增強(qiáng)。建議裸露電極3a和覆蓋電極3b的厚度不超過15微米，絕緣介質(zhì)3c的厚度不超過250微米，從而可以把等離子體激勵(lì)器3直接貼附于機(jī)翼表面，由于等離子體激勵(lì)器3的厚度相對于當(dāng)?shù)亓鲃?dòng)邊界層的厚度很小，因此對來流產(chǎn)生的擾動(dòng)可以忽略。因此，該發(fā)明提出的氣動(dòng)式格尼襟翼不需要與機(jī)翼一體化加工成型，可以分別加工，然后再組合成型，實(shí)現(xiàn)方式簡單方便，具有較高的可行性。圖5 Ca) 圖5 Ce)顯示了本發(fā)明氣動(dòng)式格尼襟翼對機(jī)翼繞流的控制效果，其中橫坐標(biāo)表示以機(jī)翼弦長無量綱化以后的流向位置，縱坐標(biāo)表示以機(jī)翼弦長無量綱化以后的垂向位置。圖5 (a)到圖5 (d)左列分別給出了未施加氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼后緣附近流場的時(shí)均速度矢量以及時(shí)均流線分布；右列則給出了采用氣動(dòng)式格尼襟翼的控制效果。相互對比可以發(fā)現(xiàn)，施加氣動(dòng)式格尼襟翼控制后，由等離子體激勵(lì)器3在機(jī)翼后緣附近誘導(dǎo)產(chǎn)生了水平壁面射流，其方向與來流速度方向相反，如圖5 (b)所示。等離子體壁面射流與自由來流相互作用，形成了一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，如圖5 (d)所示。圖5 (e)比較了有、無氣動(dòng)式格尼襟翼控制時(shí)機(jī)翼繞流時(shí)均流向速度剖面，表明等離子體激勵(lì)器3誘導(dǎo)產(chǎn)生的回流區(qū)使得機(jī)翼壓力面的流場減速，吸力面的流場加速，亦即增加了壓力面的壓力以及吸 力面的吸力，從而可以增加機(jī)翼的升力系數(shù)。通過機(jī)翼繞流速度場得到的氣動(dòng)式格尼襟翼的增升機(jī)理與傳統(tǒng)機(jī)械式格尼襟翼的增升機(jī)理相似。如圖6所示的風(fēng)洞天平測力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了施加氣動(dòng)式格尼襟翼控制后，機(jī)翼的升力系數(shù)得到極大增加，整個(gè)攻角范圍內(nèi)的升力系數(shù)曲線往上平移。氣動(dòng)式格尼襟翼的增升特性與傳統(tǒng)機(jī)械式格尼襟翼的增升特性相似。圖6的橫坐標(biāo)表示攻角a，縱坐標(biāo)表示升力系數(shù)CL。因此，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明一種基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼的可以達(dá)到與傳統(tǒng)機(jī)械式格尼襟翼相似的增升效果，并且兩者的增升機(jī)理也相似。但是本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼相比傳統(tǒng)機(jī)械式格尼襟翼具有巨大的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，易于安裝實(shí)現(xiàn)，不需要額外的擾流片改變機(jī)翼后緣局部形狀，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼增升的主動(dòng)控制以及非定?？刂?。
權(quán)利要求
1.一種基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于在機(jī)翼壓力面靠近機(jī)翼后緣處貼附有等離子體激勵(lì)器，等離子體激勵(lì)器包括裸露電極、覆蓋電極以及絕緣介質(zhì)；絕緣介質(zhì)位于兩電極之間，用于阻擋高壓高頻放電；裸露電極靠近機(jī)翼后緣；覆蓋電極位于裸露電極上游，且所處位置與裸露電極所處的位置不重疊；裸露電極和覆蓋電極之間施加高壓高頻正弦交流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極和覆蓋電極，分別接高壓高頻交流電源的兩個(gè)輸出端，施加在裸露電極和覆蓋電極之間的正弦交流電壓的峰峰值至少I千伏，頻率至少I千赫茲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的等離子體激勵(lì)器，具有兩種工作模式定常模式和非定常模式；在定常模式下，等離子體激勵(lì)器一直處于開啟狀態(tài)，通過在裸露電極和覆蓋電極之間始終施加高壓高頻正弦交流電源實(shí)現(xiàn)；在非定常模式下，等離子體激勵(lì)器周期性地開啟和關(guān)閉，通過在裸露電極和覆蓋電極之間施加周期性的高壓高頻正弦交流電源實(shí)現(xiàn)，周期變化頻率為機(jī)翼尾跡渦脫落的固有頻率的半頻及倍頻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極和覆蓋電極采用具有導(dǎo)電性能的金屬材料制作，所述的絕緣介質(zhì)采用環(huán)氧樹脂、石英玻璃、陶瓷、聚酰亞胺薄膜或者聚酯薄膜制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極和覆蓋電極采用銅箔制作，所述的絕緣介質(zhì)采用聚酯薄膜制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極與覆蓋電極的靠近端的距離為O毫米到8毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極及覆蓋電極的寬度范圍均為所控制機(jī)翼弦長的2%到10%,且裸露電極的寬度小于覆蓋電極的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或6或7所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的絕緣介質(zhì)的寬度至少等于裸露電極、覆蓋電極以及兩個(gè)電極之間的間隙之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或6或7所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的絕緣介質(zhì)的寬度至少在裸露電極以及覆蓋電極的外側(cè)端分別延伸I毫米到2毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣動(dòng)式格尼襟翼，其特征在于所述的裸露電極和覆蓋電極的厚度不超過15微米，絕緣介質(zhì)的厚度不超過250微米。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于等離子體壁面射流的氣動(dòng)式格尼襟翼，由等離子體激勵(lì)器誘導(dǎo)產(chǎn)生的水平壁面射流與來流相互作用所實(shí)現(xiàn)。等離子體激勵(lì)器貼附于機(jī)翼壓力面靠近后緣處，包含裸露電極、覆蓋電極以及兩電極之間的絕緣介質(zhì)，其中裸露電極靠近機(jī)翼的后緣，覆蓋電極位于裸露電極上游。裸露電極和覆蓋電極之間施加高壓高頻正弦交流電源，誘導(dǎo)產(chǎn)生指向上游方向的壁面射流，與自由來流相互作用，在機(jī)翼壓力面靠近后緣處形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，增加了機(jī)翼壓力面壓力及吸力面吸力，從而提高機(jī)翼的升力。本發(fā)明的氣動(dòng)式格尼襟翼的增升效果和機(jī)理與傳統(tǒng)機(jī)械式格尼襟翼相似，但是前者質(zhì)量輕、裝置簡單、對流場邊界層干擾小，且能實(shí)現(xiàn)對機(jī)翼的主動(dòng)、非定常控制。
文檔編號(hào)B64C21/00GK102756803SQ201210230000
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者馮立好, 劉亞光, 史濤瑜, 崔宏昭, 王晉軍 申請人:北京航空航天大學(xué)