[发明专利]一种单晶片压电片式振动扰流片装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体技术领域，特别是涉及一种针对飞机开启武器舱的气动噪声水平降低，武器舱开舱附加阻力降低、内埋武器分离姿态控制的单晶片压电片式振动扰流片装置。

背景技术

飞机通常要在飞行过程中投放/发射武器。武器舱通常包含一对舱门，只在投放发射武器时打开，在其余飞行时间内，武器舱舱门处于关闭状态，以保持飞行器光滑气动型面，提高飞行器飞行性能，如机动性、隐身性能、低阻性能等。

在飞行状态，当武器舱开启后，在武器舱内部低速气流与武器舱外部高速气流之间，形成一薄层流体，称为自由剪切层。自由剪切层是不稳定的，在其内部形成大量的涡团结构。剪切层内部涡团结构在随剪切层跨过武器舱腔口后，与武器舱后壁相撞，形成高强度的空腔共振，从而在武器舱内部形成高强度的气动噪声。此高强度的气动噪声对飞行器、武器舱及武器结构，武器舱内电子设备均有破坏作用。其次，由于武器舱开启后舱体空腔对流动的阻滞作用以及空腔内部复杂的涡系结构形成，会对飞机外部绕流产生较大影响，从而产生较大的开舱附加阻力，恶化飞行器总体气动性能。再次，武器舱开启后，舱内流动形成，使得舱内沿着气流方向出现较大的逆压力梯度，武器舱后缘压力高于前缘附近压力。在这种压力分布下，内埋武器受到较大的抬头力矩作用，不利于内埋武器的分离。

目前，用于武器舱噪声控制的激励器为固定式前缘扰流片（Spoiler）。前缘扰流片是一种伸出武器舱的流动控制装置，其表面高于武器舱腔口。前缘布置扰流装置的流动控制方法存在其明显的技术缺陷：

1、由于破坏了飞行器光滑的气动外形，产生附加阻力；

2、扰流片需要在武器舱打开后伸出武器舱，需要复杂的驱动系统，并增加结构重量；

3、当飞行马赫数Mɑ>1后，控制效果急剧下降，甚至失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种对剪切层施加激励，降低飞机开启武器舱高强度气体噪声、降低开舱附加阻力、改善内埋武器分离特性的单晶片压电片式振动扰流片装置。

采用的技术方案是：

一种单晶片压电片式振动扰流片装置，包括压电材料制作的压电晶片、铝合金制作的扰流片振动梁。所述的压电晶片一侧与扰流片振动梁用环氧树脂胶粘接在一起，压电晶片另一侧复合一层薄膜电极，位于外表面的扰流片振动梁上涂一层光滑的聚酰亚胺整流层，构成单晶片压电式振动扰流片。利用压电材料的逆压电效应，在外加电压下，压电晶片产生变形，从而带动扰流片金属梁产生弯曲变形，形成扰流片尖端位移。通过交变电压激励，实现压电晶片变形方向的周期变换，从而在扰流片尖端产生一定频率（几千Hz）的周期性振动，对待控制流场产生高频激励作用。将单晶片压电片式振动扰流片以模块形式与模型平台相装，通过模型平台安装在武器舱空腔上，降低开启武器舱气动噪声及开舱附加阻力、改善武器舱内埋武器分离特性。

本发明的优点是：

1、本发明结构简单，易于在真实飞机上综合布置；

2、本发明能够同时起到抑制噪声、降低开舱阻力、改善内埋武器分离特性的控制效果；

3、本发明中垂直布置方案克服了常规固定式扰流片在Mɑ>1情况下失效的问题；

4、本发明中的水平布置方案不需要复杂的机械驱动系统，相对于常规固定式扰流片减轻结构重量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是武器舱空腔垂直安装扰流片控制示意图。

图3是本发明武器舱空腔水平安装扰流片控制示意图。

具体实施方式

一种单晶片压电片式振动扰流片装置，包括压电材料制作的压电晶片2、铝合金制作的扰流片振动梁1。所述的压电晶片2一侧复合一层薄膜电极4，压电晶片2另一侧与扰流片振动梁1用环氧树脂胶粘接在一起，位于外表面的扰流片振动梁1上涂一层光滑的聚酰亚胺整流层3，构成单晶片压电片式振动扰流片，将单晶片压电片式振动扰流片以模块形式与模型平台5装配，使聚酰亚胺整流层3与模型平台5上表面平齐，通过模型平台5安装在武器舱6上（见图3）。

本发明的作用机理