[发明专利]等离子体格尼襟翼

说明书

技术领域：

本发明涉及一种等离子体格尼襟翼，尤其是指可以应用于机翼或翼型后缘以代替传统机械式格尼襟翼或吹气格尼襟翼的作用，增加飞机升力或提供飞行控制的等离子体格尼襟翼。

背景技术：

如图1(a)所示，传统机械式格尼襟翼1a是一块位于翼型1b尾缘下表面并垂直于翼型弦线安装的小扰流片。这种简单的尾缘装置可以达到和复杂的高升力系统一样的效果，有效地改善翼型的升力特性。

已有的研究结果表明，只要格尼襟翼存在，不管是二维或三维的，都会带来翼型阻力的增加。因此，要将这种简单有效的增升装置应用到实际工程型号中，有必要设计出一种主动可控的格尼襟翼机械装置，使其在巡航状态时可以收起从而得到最佳的阻力特性。但是这几乎是一个不可完成的命题。因为机翼后缘相对很薄，不可能容纳驱动格尼襟翼收放的机械装置。另外采用这样一套可收放的格尼襟翼带来的重量增加以及对结构强度的影响也是很难解决的难题。

一个可行的方案是采用吹气式格尼襟翼，其原理是通过在其机翼后缘下表面垂直于弦线进行吹气，和传统机械式格尼襟翼一样达到增加机翼升力的目的。机械式格尼襟翼带来的巡航阻力增加的缺陷，又可以通过切断气源的办法解决。虽然吹气式格尼襟翼克服了传统机械式格尼襟翼的缺陷，但是其需要气源以及管道系统提供足够的吹气系数，这在工程实践也会带来不小的麻烦。

为避免上述问题，本发明采用全新的方式实现吹气式格尼襟翼，即采用等离子体激励器产生射流，无需附加的气源管道系统。等离子体激励器完全由电子设备组成，具有无移动部件、响应迅速、重量轻、功耗小以及数值模型简单等优点，近年来在流动控制领域得到广泛应用。特别值得一提的是，基于柔性电极的等离子体激励器具有很强外形适应能力，可以方便的设置在飞行器任意位置，这是目前其它所有激励方式都无法企及的。另外，飞机巡航时关闭等离子格尼襟翼，可以克服阻力增大的缺陷，提高运营经济效率；等离子格尼襟翼宽频带快响应，可作为飞行操纵系统；等离子格尼襟翼可实现非定常控制。等离子激励器2如图2所示。

而波音公司布拉德利·A·奥斯本等人发明的名称为“机翼后边缘等离子流控制设备和方法”(专利申请号200810108806.7)是利用等离子射流和机翼弧形后缘的柯恩达(Coanda)效应来避免或促进流动分离。

发明内容：

本发明的目的在于提出一种等离子体格尼襟翼，以解决传统格尼襟翼带来的阻力增加，以及吹气式格尼襟翼结构复杂性的缺点。

本发明是一种等离子体格尼襟翼，所采用的等离子体激励器是基于表面介质阻挡放电(DBD)的原理。该等离子体格尼襟翼，是在翼型的尾缘或尾缘处的压力面布置等离子体激励器，以代替传统机械式格尼襟翼和吹气式格尼襟翼，增加升力，同时避免阻力增大。等离子格尼襟翼可以安装在飞机机翼、翼型、增升装置、叶轮机械叶栅、发动机叶片等。

其中，所述的等离子体格尼襟翼，是在翼型的尾缘布置单个等离子激励器。

其中，所述的等离子体格尼襟翼，是在翼型的尾缘布置由并排的多个等离子激励器构成的等离子激励器栅。

其中，所述的等离子体格尼襟翼，是在翼型的尾缘处的压力面布置单个等离子体激励器。

其中，所述的等离子体格尼襟翼，是在翼型的尾缘处的压力面布置由并排的多个等离子激励器构成的等离子激励器栅。

其中，所述的等离子体激励器由两个非对称放置的电极组成，一个电极(阴极)直接暴露在空气中，而另一个电极(阳极)被埋设在绝缘介质中。

其中，所述的等离子激励器的电极用金属薄片制成，如铜片或铝片，其尺寸可根据应用的具体情况确定。

其中，所述的等离子激励器的绝缘介质为聚四氟乙烯或环氧树脂；或者柔性绝缘材料如聚酰亚胺薄膜(Kapton)、特氟龙(Teflon)。

其中，所述的等离子激励器的绝缘介质若采用聚四氟乙烯、环氧树脂等，等离子激励器采用印刷电路板的方式做成。

其中，所述的等离子激励器的绝缘材料若采用柔性绝缘材料如聚酰亚胺薄膜(Kapton)、特氟龙(Teflon)等，等离子激励器采用粘贴的方式做成；柔性绝缘材料可以适应机翼后缘的不同形状，而且十分简便，维护方便。

其中，对于等离子格尼襟翼布置在尾缘的情况，吹气方式朝上或朝下。对布置在尾缘压力面的情况，吹气方式向下。

其中，等离子格尼襟翼可以定常激励或非定常激励。

其中，飞机两侧机翼尾缘的等离子格尼襟翼对称激励(向上或向下)，或非对称激励(一侧向上，一侧向下)，可以对飞机进行操纵。