[发明专利]一种基于阵列式等离子体的旋成体侧向力控制实验装置

说明书

本发明公开了一种基于阵列式等离子体的旋成体侧向力控制实验装置，包括外壳，外壳包括前端和后端，前端为圆锥体结构，前端底部设有凹槽，凹槽内设有高压直流电源，前端卡接有等离子体激励器，后端一端连接前端，另一端两侧设有侧翼，后端为中空圆柱体，外壳内还设有与等离子体激励器连接的控制系统。本发明的实验装置能够预先模拟测试可以有效减少在真实飞行过程中遇到的问题，同时频率响应速度快、能耗较低，可靠性高，成本低、维护相对简单、寿命长。

技术领域

本发明属于空气动力学、等离子体物理和流动控制技术领域，涉及一种基于阵列式等离子体的旋成体侧向力控制实验装置。

背景技术

目前的飞行武器大多为有翼飞行武器，主要依靠所产生的空气动力进行机动飞行。有翼飞行武器一般要求具有良好的气动力外形，常见的有翼飞行武器均是采用细长旋成体结构，该结构能够有效减小飞行过程中的空气阻力，由于旋成体模型在空中飞行是一个动态变化的过程，而现阶段对于旋成体模型侧向力控制的实验装置较少，导致旋成体模型结构在实际飞行中不能根据实时工况做出良好的反应。

流动控制方法主要分为主动流动控制和被动流动控制，等离子体流动控制方法是采用等离子体激励器来改善旋成体模型气动性能的一种主动流动控制方法。等离子体流动控制可以通过减阻、增升、提高失速攻角和机动性, 降噪、减振、改善进/排气系统流场品质、形成新的飞行控制力等方法来改善旋成体模型的气动力特性。目前等离子体流动控制中研究较多的是合成射流，合成射流技术是一种全新的主动流动控制技术，其核心部件是合成射流激励器。开始工作时，除振动膜振动外无作动部件，只需通过改变激励器电信号的频率、振幅和相位，就可以根据要求进行调节控制。同时合成射流激励器由于无需射流供应和喷射系统，因此结构非常简单，结构重量大大降低，并具有调节功能。研究表明：100mJ下，单个射流脉冲所产生的冲量为14[μN˙s]，若进一步增大脉冲放电能量至500mJ，则单个射流脉冲所产生的冲量约为130[μN˙s]，但是由单个射流脉冲与来流共同形成的合成涡流并不足以产生足够的控制力矩。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于阵列式等离子体的旋成体侧向力控制实验装置，具有通过预先模拟测试减少飞行器在真实飞行中遇到问题的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种基于阵列式等离子体的旋成体侧向力控制实验装置，其特征在于，包括外壳，所述外壳包括前端和后端，所述前端为圆锥体结构，所述前端底部设有凹槽，所述凹槽内设有高压直流电源，所述前端卡接有等离子体激励器，所述后端一端连接前端，另一端两侧设有侧翼，所述后端为中空圆柱体，所述外壳内还设有与等离子体激励器连接的控制系统。

本发明的特点还在于：

等离子体激励器设有2-6个，且成阵列排布于前端。

等离子体激励器之间的距离相等，且位于外壳同一条母线上。

等离子体激励器内设有电极单元，所述电极单元包括一个激励正电极和一个激励负电极，所述激励正电极和激励负电极均与控制系统连接。

激励正电极和激励负电极的电极材质均为钨棒或铜棒。

激励正电极和激励负电极在等离子体激励器内的裸露长度均为2mm-4mm，所述激励正电极与激励负电极之间的间隔距离为6mm-8mm。

控制系统包括采集模块和处理模块，所述采集模块包括设置于前端的传感器，所述传感器连接设置于后端的信号采集卡，所述信号采集卡连接处理模块。

高压直流电源连接用于储能的电容。

后端另一端端部连接长柄轴。

外壳材质为环氧树脂。

本发明的有益效果是：