[发明专利]一种利用等离子体流动控制技术的飞行器姿态控制方法和实现装置

说明书

技术领域

本发明属于等离子体流动控制技术领域，具体涉及一种利用等离子体流动控制技术的飞行器姿态控制方法和实现装置。

背景技术

目前飞行器实现姿态控制一般使用气动舵面控制来实现，但在很多飞行条件下气动舵面控制存在一些弊端。气动舵面控制受飞行环境及飞行攻角、最大配平攻角等飞行极限参数限制，在高空低密度、低动压或大攻角飞行中，舵面控制效率降低甚至完全失效；气动舵面对控制指令响应时间较长(通常是秒的量级)，易造成姿态调节滞后，不能满足快速机动飞行要求；此外，受结构重量、气动防热、隐身要求等限制，在满足诸多总体设计要求的前提下，采用气动舵面进行姿态控制给气动设计带来一定的制约。

发明内容

本发明提出一种采用等离子体流动控制技术实现飞行器姿态控制的方案，主要通过等离子体流动控制技术改变翼面的升力和阻力，利用不同翼面的升力差或阻力差来产生操纵力矩。本发明中等离子体的产生利用介质阻挡放电(DBD)装置产生。

本发明的一种利用等离子体流动控制技术的飞行器姿态控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在机翼和尾翼上布置等离子体放电装置。

所述的等离子体放电装置是在传统DBD装置的基础上增加一个裸露电极B，所述的裸露电极B布置在掩埋电极的另一侧，与原有的裸露电极相对，两裸露电极并联。

步骤2：俯仰控制。针对一种常规布局的飞行器，在平尾上下表面后缘分别布置等离子体放电装置。通过等离子体放电装置放电，在平尾表面形成高压区，改变平尾的升力，通过平尾所受升力的变化实现飞行器俯仰控制。

步骤3：滚转控制。在机翼下表面后缘布置等离子体放电装置，通过单侧等离子体放电装置放电，在一侧机翼下形成高压区，使该侧机翼升力增加，通过升力差实现飞行器滚转控制。

步骤4：偏航控制。在机翼上下表面后缘布置等离子体放电装置，通过单侧等离子体放电装置放电，使减小单侧机翼阻力，通过阻力差实现飞行器偏航控制。

本发明的优点在于：

(1)适用飞行范围广。等离子体流动控制姿态控制方案在不同飞行条件下均可使用。在各飞行环境和飞行速度中，等离子体控制装置都能有效的诱导气流实现飞行器姿态控制。等离子体流动控制姿态控制方案在不同攻角下均可使用。在小攻角时，等离子体控制方案采用升力差和阻力差实现姿态控制，在大攻角时，等离子体控制装置可抑制分离，此时等离子体控制装置仍能实现姿态控制。

(2)对飞行器飞行状态及结构要求小。等离子体控制装置在不开启时不会显著影响飞行器性能，开启后也不会破坏飞行器隐身性能，不会产生额外的气动加热等问题。等离子体控制装置不需额外气源或承力机构，对飞行器本身结构要求低。

(3)结构简单。等离子体控制装置无活动部件，重量和体积都很小，不会改变飞行器重心，制造成本低。

(4)本发明中通过合理的布置等离子体放电装置，可对单个翼面增加升力或减小阻力，通过两个翼面之间的升力差和阻力差实现飞行器姿态控制。同时，这种等离子控制装置可在高空低密度、低动压和大攻角飞行中实现良好的控制，并满足隐身的需求，可与传统气动舵面控制结合使用，甚至完全替代气动舵面控制。

附图说明

图1为本发明提供的等离子体放电装置结构示意图；

图2为本发明中等离子体放电装置的布置位置示意图；

图3为实施例1中飞行器机翼下表面后缘布置DBD装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种利用等离子体流动控制技术进行飞行器姿态控制的方法，针对常规布局飞行器，通过在机翼及平尾布置等离子体放电装置，利用放电装置对飞行器升力和阻力的影响，实现飞行器姿态控制。

本发明采用了等离子体流动流动控制技术控制飞行器姿态的方法，通过合理布置等离子体放电装置，放电装置沿翼面诱导射流，两股沿翼面射流相遇形成沿翼面法向的射流，此射流阻滞来流，使机翼下表面特殊位置形成高压区和低压区，使飞行器产生升力差和阻力差，实现在各种飞行条件下对飞行器姿态的控制。

本发明提供的利用等离子体流动控制技术的飞行器姿态控制方法，具体实现步骤如下：