一種旋葉式射流激勵器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋葉式射流激勵器，由排氣通道(1)、進排氣口(2)、吸氣通道(3)、氣缸體(4)、吸氣轉(zhuǎn)子(5)、排氣轉(zhuǎn)子(13)、滑片(6)和(14)、吸氣腔(9)、集氣腔(10)、排氣腔(11)、補氣口(7)、氣體通道(8)和(12)等組成。吸氣轉(zhuǎn)子(5)和排氣轉(zhuǎn)子(13)偏心安裝在類橢圓線型的氣缸(4)內(nèi)，形成吸氣腔(9)和排氣腔(11)。轉(zhuǎn)子上開有若干槽，吸氣滑片(6)和排氣滑片(14)置于其中并能來回滑動，吸氣腔(9)將吸入的氣體經(jīng)氣體通道(8)、集氣腔(10)和氣體通道(12)送入到排氣腔(11)內(nèi)，補氣口(7)用來調(diào)節(jié)集氣腔(10)內(nèi)的氣壓。當(dāng)原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，滑片被甩出，緊貼在氣缸內(nèi)表面上，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn)子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個基元，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基元容積將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。
【專利說明】一種旋葉式射流激勵器
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空飛行器及其動力裝置上使用的流動控制激勵器，特別涉及旋葉式射流激勵器。
二、【背景技術(shù)】
[0002]流動控制技術(shù)是利用流體間流體動力的相互作用，通過改變局部流動達到控制和放大流動信號的一種技術(shù)。流動控制是流體技術(shù)最主要的研究領(lǐng)域之一，流動控制的作用和目的包括:延遲/加速轉(zhuǎn)捩過渡、抑制/加強湍流、阻止/促進分離，起到減小阻力、增加升力、加強摻混、以及加強傳熱傳質(zhì)和抑制流動引起的噪音等。因此，流動控制技術(shù)應(yīng)用前景廣泛。流動控制可以很大程度提高航空飛行器及其動力裝置的性能和效率，如:延遲渦輪機葉片上流動的分離從而提高壓強比和流率，凡是含葉片系統(tǒng)都有類似的應(yīng)用性能，通過流動控制，泵可以獲得更高的質(zhì)量流量，推進器可以獲得更高的比沖。在飛行器機翼表面控制流動向湍流轉(zhuǎn)變可以降低阻力，即采用流動控制可以降低能耗提高效益比，例如飛機總的阻力減小1%，一家飛機每年就可以節(jié)省30萬美元的使用費用。對于火箭發(fā)動機，通過流動控制可以提高摻混程度從而提高燃燒效率以及減小排氣中污染氣體的含量(如N0x、C0等)，因此，當(dāng)產(chǎn)生相同的推力時只需要較少的能量和推進劑，從而使發(fā)動機的小型化得到發(fā)展。尤其是隨著航空技術(shù)的發(fā)展和未來空戰(zhàn)技術(shù)要求的提高，對排氣裝置的功能要求已經(jīng)不僅僅是能提供推力，在飛機低速和大迎角飛行時，還要能提供一定的矢量，用于補充或替代氣動舵面，實現(xiàn)過失速機動飛行，從而減小氣動舵面的重量和阻力；除此之外，還要求控制噴管的紅外輻射信號和噴管噪聲，改善飛機紅外隱身、聲隱身能力，提高飛行器的生存能力。
[0003]二十世紀(jì)90年代，基于非線性復(fù)雜大系統(tǒng)不穩(wěn)定性理論，在國外誕生了一種全新的流動控制技術(shù)一合成射流技術(shù)(Synthetic Jet Technology)。合成射流是利用合成射流激勵器腔體內(nèi)壓電材料振動，在激勵器出口孔或縫處產(chǎn)生連續(xù)不斷向外擴展的一系列非定常渦環(huán)或渦對，它的作用類似于一股射流。合成射流技術(shù)的顯著特點是不需要在流場內(nèi)引入額外的質(zhì)量，而是利用被控流場內(nèi)自身的流體“合成”的射流，因此又被稱為“零質(zhì)量射流”。合成射流獨特的流場特征以及合成射流技術(shù)的顯著特點，使得合成射流技術(shù)成為一種全新、高效的流動主動控制技術(shù)，并且具有廣闊的應(yīng)用前景；在流動分離及氣動力控制、射流矢量控制、增強摻混及加強傳熱換熱控制、抑制噪聲、微流體控制、飛行控制以及粒子的散布控制等方面，合成射流技術(shù)的應(yīng)用潛力十分巨大。
[0004]目前現(xiàn)有技術(shù)中所使用的激勵器主要存在以下幾種:
[0005]a.壓電膜式激勵器由壓電陶瓷片振動膜和設(shè)置有開口窄縫(或孔)的腔體組成，壓電膜片的性能隨壓電晶體的面積和金屬膜的厚度增加而增加，隨著壓電晶體厚度增加而減少，頻率范圍受薄片振動頻率限制，功率小，不適用大尺度流動控制并且合成射流能量水平偏低。
[0006]b.活塞式激勵器的構(gòu)造一般是由驅(qū)動器、活塞和腔體組成。激勵器工作時，激振器或電機經(jīng)傳動部件驅(qū)動活塞往復(fù)運動，從而在激勵器出口形成零質(zhì)量射流。與壓電膜振動式激勵器相比，由于活塞的行程比壓電膜的的振動位移大的多，所以活塞激勵器可以產(chǎn)生比壓電膜激勵器更強的射流，當(dāng)然這是以花費更多的能量為前提的。由于涉及到激振器、傳動部件和活塞等構(gòu)件使得系統(tǒng)重量大為增加，再加上系統(tǒng)構(gòu)件復(fù)雜等因素限制了活塞驅(qū)動式激勵器的發(fā)展。
[0007]c.聲激勵式激勵器利用聲學(xué)整流效應(yīng)，需要發(fā)聲裝置，工作噪音大，出口合成的射流能量較小。
[0008]d.形狀記憶合金激勵式射流能量高，但工作頻率低，構(gòu)件工作壽命短。
[0009]e.其他形式的脈沖激勵器，需要氣源引氣，頻率受電磁閥限制。
[0010]因此，在激勵器領(lǐng)域需要一種新型激勵器，能夠解決上述【背景技術(shù)】中射流能量低、效率低，噪音大，成本高，設(shè)計復(fù)雜等問題。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供一種旋葉式射流激勵器，利用旋葉式壓縮機結(jié)構(gòu)特點設(shè)計成旋葉式射流激勵器，以解決現(xiàn)有激勵器中射流能量低、效率低，噪音大，成本高，設(shè)計復(fù)雜的技術(shù)問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0012]一種旋葉式射流激勵器，由排氣通道1、進排氣口 2、吸氣通道3、氣缸體4、吸氣轉(zhuǎn)子5、排氣轉(zhuǎn)子13、滑片6和14、吸氣腔9、集氣腔10、排氣腔11、補氣口 7、氣體通道8和12等組成。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13安裝在氣缸4內(nèi)，形成吸氣腔9和排氣腔11，轉(zhuǎn)子上開有若干槽，滑片6和14置于其中并能來回滑動，吸氣腔9將吸入的氣體經(jīng)氣體通道8、集氣腔10和氣體通道12送入到排氣腔11內(nèi)，補氣口 7用來調(diào)節(jié)集氣腔10內(nèi)的氣壓。當(dāng)原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，滑片被甩出，緊貼在氣缸內(nèi)表面上，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn)子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個基兀，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基兀容積將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。
[0013]本發(fā)明的進一步改進在于，首次采用兩個腔體，一個單獨進氣，另一個單獨排氣，通過一個管道將吸入的氣體供給出去腔排氣，實現(xiàn)氣流的循環(huán)運作。
[0014]本發(fā)明的進一步改進在于，出氣腔和進氣腔體的內(nèi)部線型設(shè)計，我們經(jīng)過多次計算試驗和改進，選取類橢圓線型，此線型不但適應(yīng)滑片的滑動而且還延長了滑片與出氣口和進氣口的接觸面積，從而保證了吸氣和排氣的互不干擾。
[0015]本發(fā)明的進一步改進在于，無需外界引流，再常壓下即可運行，降低了設(shè)計的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)簡單且對工作環(huán)境無要求，易于維護。
[0016]本發(fā)明的進一步改進在于，進氣腔和出氣腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子采用偏心式，最大限度的提高了每個基元的容積，同時也最大限度的將氣體進行了壓縮，保證頻率的同時也保證了每股氣流的能量。
[0017]有益效果
[0018]a.旋葉式射流激勵器相比于壓電膜式激勵器可輕松實現(xiàn)更高的頻率范圍，并且可大幅度提高合成射流能量水平。
[0019]b.與活塞式激勵器相比優(yōu)勢更為明顯，結(jié)構(gòu)簡單響應(yīng)迅速、可重復(fù)性好，且易于微型化，與聲激勵式激勵器相比解決了噪音問題，并且工作壽命更長。[0020]c.旋葉式射流激勵器無需引流，不需要氣源引氣。
[0021]d.本發(fā)明汽缸體內(nèi)線型經(jīng)多次改進和試驗，實現(xiàn)了旋葉式激勵器的噴吸過程。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:激勵器的截面示意圖。
[0023]圖2:激勵器吸氣示意圖。
[0024]圖3:激勵器出氣示意圖。
[0025]其中，I排氣通道、2.進排氣口、3吸氣通道、4汽缸體、5.吸氣轉(zhuǎn)子、6吸氣滑片、
7.補氣口、8氣體通道、9吸氣腔、10集氣腔、11排氣腔、12氣體通道、13排氣轉(zhuǎn)子、14排氣滑片
五、【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述，但它們不是對本發(fā)明的進一步限制。
[0027]見附圖1激勵器的截面示意圖所示，由排氣通道1、進排氣口 2、吸氣通道3、氣缸體4、吸氣轉(zhuǎn)子5、排氣轉(zhuǎn)子13、滑片6和14、吸氣腔9、集氣腔10、排氣腔11、補氣口 7、氣體通道8和12等組成。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13偏心安裝在類橢圓線型的氣缸4內(nèi)，形成吸氣腔9和排氣腔11。轉(zhuǎn)子上開有若干槽，滑片6和14置于其中并能來回滑動，吸氣腔9將吸入的氣體經(jīng)氣體通道8、集氣腔10和氣體通道12送入到排氣腔11內(nèi)，補氣口 7用來調(diào)節(jié)集氣腔10內(nèi)的氣壓。當(dāng)原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，滑片被甩出，緊貼在氣缸內(nèi)表面上，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn)子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個基兀，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基元容積將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13同時工作，通過固定吸氣轉(zhuǎn)子與排氣轉(zhuǎn)子之間的相位差，使得吸氣腔內(nèi)在吸氣通道3與吸氣腔9接通的基元由小變大并通過吸氣通道吸氣時，排氣腔內(nèi)距排氣通道I最近的基元正在逐漸由大變小完成壓縮，當(dāng)吸氣完成，吸氣通道被滑片堵住時，排氣轉(zhuǎn)子將高壓氣體經(jīng)排氣通道壓出完成排氣，緊接著排氣通道被滑片堵住，再由吸氣腔下一基元完成吸氣，如此實現(xiàn)吸氣與排氣交替出現(xiàn)，即在進排氣口形成“零質(zhì)量射流”。
【權(quán)利要求】
1.一種旋葉式射流激勵器，由排氣通道(I)、進排氣口(2)、吸氣通道(3)、氣缸體(4)、吸氣轉(zhuǎn)子(5)、排氣轉(zhuǎn)子(13)、滑片(6和14)、吸氣腔(9)、集氣腔(10)、排氣腔(11)、補氣口(7)、氣體通道(8)和(12)等組成，吸氣轉(zhuǎn)子(5)和排氣轉(zhuǎn)子(13)安裝在氣缸(4)內(nèi)，形成吸氣腔(9)和排氣腔(11)，轉(zhuǎn)子上開有若干槽，滑片(6和14)置于其中并能來回滑動，吸氣腔(9)將吸入的氣體經(jīng)氣體通道(8)、集氣腔(10)和氣體通道(12)送入到排氣腔(11)內(nèi)，補氣口(7)用來調(diào)節(jié)集氣腔(10)內(nèi)的氣壓。
2.如權(quán)利要求1所述的激勵器，吸氣轉(zhuǎn)子(5)和排氣轉(zhuǎn)子(13)同時工作，通過固定吸氣轉(zhuǎn)子與排氣轉(zhuǎn)子之間的相位差，使得吸氣腔內(nèi)在吸氣通道(3)與吸氣腔(9)接通的基元由小變大并通過吸氣通道吸氣時，排氣腔內(nèi)距排氣通道(I)最近的基元正在逐漸由大變小完成壓縮，當(dāng)吸氣完成，吸氣通道被滑片堵住時，排氣轉(zhuǎn)子將高壓氣體經(jīng)排氣通道壓出完成排氣，緊接著排氣通道被滑片堵住，再由吸氣腔下一基元完成吸氣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激勵器，腔體內(nèi)部線型為類橢圓形。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的激勵器，腔體內(nèi)部轉(zhuǎn)子采用偏心安裝。
【文檔編號】F04C18/344GK103807173SQ201410061246
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】楊治國, 伍耐明, 李明震 申請人:北京綠能時代科技有限公司