[发明专利]机翼增升装置等离子体流动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机气动设计领域的主动流动控制技术，涉及机翼等离子体流动控制方法，具体涉及一种机翼增升装置等离子体流动控制方法。 

背景技术

机翼增升装置设计，是大型运输类飞机和短距起降飞机提高起飞重量、缩短起降滑跑距离、增强机场适应性的关键技术，决定了飞机的起飞、爬升、复飞和着陆性能。增升装置设计技术的重大突破，将对新一代大型飞机的气动性能起着关键性作用，在世界范围内也是一个很有挑战性的研究课题。以波音777为例，升力系数增加0.1，可以降低俯仰姿态角1°，缩短起落架高度，进而减重636kg；起飞时升阻比增加0.1%，可以增加有效负载1272kg。 

增升装置的主要设计准则包括：满足设计要求的最大升力系数，满足设计要求的失速攻角，满足设计要求的起飞升阻比等。新一代的飞机设计，要求更简单、有效的增升装置来提供更加优良的气动性能，并达到更好的经济性能。与早期的民用客机采用较为复杂的增升装置（如波音737采用3段襟翼）相比，现代的增升装置设计都尽可能采用单缝襟翼方案，以降低驱动机构复杂性，减轻结构重量，增强可靠性。增升装置前缘缝翼和后缘襟翼的缝道参数优化，可以有效增加升力系数，但是也会增加阻力系数。制约起飞、着陆状态下机翼升阻比提高的主要因素是增升装置吸力面发生的流动分离，如何有效抑制流动分离，是新型机翼增升装置设计中的一个关键技术。 

涡流发生器等被动流动控制技术，可以有效抑制流动分离、提高升力系数，但是同时会带来阻力的增加，并且很难适应不同的工作状态，因此，采用主动流动控制技术是一个重要的发展趋势。主动流动控制可以通过局部的小扰动改善宏观气动特性， 实现飞机减阻增升、发动机增推扩稳，将作为一个新的自由度，融入未来飞机、发动机的气动设计。通过主动流动控制，可以在不改变阻力系数的前提下增加升力系数，提升增升装置性能。目前研究的主动流动控制方法，主要有附面层吹/吸、合成射流等方式，可以有效抑制流动分离、提高升力系数，但是现有激励方式的响应速度和带宽有限，难以满足新一代飞机机翼增升装置设计的需要。 

等离子体流动控制是基于等离子体激励的一种新型主动流动控制方法，利用气体放电产生等离子体的过程中对流场施加的可控扰动，改变流场的速度和涡量边界条件，进而实现流动控制，其主要优势是：不改变机翼气动外形，在不工作时对机翼气动性能没有不良影响；激励响应速度快，在微秒量级，可以快速实施流动控制；激励频带宽，在10Hz-100kHz之间，可以满足不同状态下流动控制的需要。在机翼增升装置上应用等离子体流动控制技术，将显著提高最大升力系数和升阻比。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种机翼增升装置等离子体流动控制方法。 

技术方案 

一种机翼增升装置等离子体流动控制方法，其特征在于步骤如下： 

步骤1：在前缘缝翼吸力面、主翼后缘吸力面和后缘襟翼吸力面分别敷设等离子体激励器；所述等离子体激励器由被绝缘材料隔开的不对称布局电极组成，绝缘材料的上表面电极与脉冲等离子体电源高压端相连，绝缘材料的下表面电极接地；所述等离子体激励器的敷设位置在分离点的前缘和后缘； 

步骤2：当飞机起飞、着陆打开前缘缝翼、后缘襟翼时，发出“开”信号，打开 等离子体激励器，等离子体激励器的上表面电极和下表面电极分别与脉冲等离子体电源的高压端和接地端相连，电源的输出电压波形为纳秒脉冲，电压在1～30kV之间，放电频率在1～5kHz之间； 

当飞机收起前缘缝翼、后缘襟翼时，发出“关”信号，关闭等离子体激励器。 

所述绝缘材料的上表面电极宽度d₁为1～10mm，绝缘材料的下表面电极宽度d₂为1～10mm，上表面电极与下表面电极的间距Δd为0～2mm，上表面电极和下表面电极的厚度h_e均为0.001～0.035mm，绝缘材料厚度h_d为0.2～2mm。 

所述上表面电极和下表面电极均采用铜电极。 

所述电极间的绝缘材料采用聚酰亚胺。 

有益效果