[发明专利]一种基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道

说明书

本发明涉及一种基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道，包括进气道主体和整流罩，所述进气道主体前端表面设有表面电弧放电等离子体激励装置。当进气道飞行马赫数大于设计马赫数时，开启表面电弧放电等离子体激励装置，表面电弧放电等离子体激励装置能够在进气道弯曲壁面上的激励区产生高温等离子体区域，形成虚拟型面，增强虚拟型面前缘激波，推动进气道压缩面外压激波系向外偏转，从而使得压缩面外压激波系重新封口，避免高马赫数下超额定状态，提高了高马赫数下进气道的流场特性。

技术领域

本发明涉及飞行器进气道技术领域，尤其是一种基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道。

背景技术

由于高超声速进气道的宽马赫数工作要求与其单一设计点的设计方式之间存在矛盾，导致高超声速进气道在非设计点下的气动性能不理想，当飞行马赫数等于于设计马赫数时，压缩面激波系封口，当飞行马赫数低于设计马赫数时，压缩面激波系倾角增大，来流在进气道口部发生溢流，使得进气道流量系数显著下降，且流溢阻力加大；当飞行马赫数高于设计马赫数时，压缩面激波系打到进气道内通道，引起进气道流动分离，使得进气道总压恢复降低，严重影响进气道性能。

为得到在宽马赫数范围内有良好气动性能的进气道，需要对进气道的压缩面激波系进行调节。为此常见的方式是采用变几何调节方式。变几何调节方式即为通过在不同马赫数下改变进气道的几何形状，从而达到调节激波系的目的，以此来提高进气道的气动性能。但变几何方式的研究较为单一，大多都是依靠机械结构实现进气道某一部件的转动或平移，采用的变形方式有一定的局限性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道，当进气道飞行马赫数大于封口马赫数时，控制压缩面激波系使其重新封口。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于等离子体流动控制的宽速域超声速进气道，包括进气道主体和整流罩，所述进气道主体和整流罩之间形成进气通道，所述进气道主体前端表面设有表面电弧放电等离子体激励装置。

进一步地，所述进气道主体的前部为进气道弯曲壁面。

进一步地，整流罩前端与进气道主体之间形成进气道唇口，进气道主体前端后部与整流罩之间形成进气道喉道，进气道主体的后端与整流罩后部之间形成进气道隔离段。

进一步地，所述表面电弧放电等离子体激励装置布置在所述进气道弯曲壁面的前端。

根据上述的宽速域超声速进气道的压缩面激波系的控制方法，当进气道飞行马赫数大于设计马赫数时，开启表面电弧放电等离子体激励装置，表面电弧放电等离子体激励装置能够在进气道弯曲壁面上的激励区产生高温等离子体层，形成虚拟型面，增强虚拟型面前缘激波，推动进气道压缩面外压激波系向外偏转，从而使得压缩面外压激波系重新封口。

进一步地，所述设计马赫数为马赫4。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明是一种基于等离子体流动控制的宽速域超声速进气道，当飞行马赫数大于封口马赫数时，控制压缩面激波系使其重新封口，避免高马赫数下超额定状态，降低进气道的设计马赫数，提高高马赫数下进气道的流场特性；(2)本发明采取的是进气道定几何调节方式，不需要改变进气道的几何形状、位置或者倾角，结构简单。

附图说明

图1为本发明的基于等离子体流动控制的宽域超声速进气道的结构示意图。

图2为激励关闭时进气道工作示意图(飞行马赫数等于设计马赫数)。

图3为激励关闭时进气道工作示意图(飞行马赫数高于设计马赫数)。

图4为激励开启时进气道工作示意图(飞行马赫数高于设计马赫数)。