[实用新型]一种压电陶瓷用于边界层分离流动的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及流体力学，特别是涉及一种安装至基本连续的气动表面的压电式激励器，用于为边界层提供能量，改善边界层形态、推迟和延缓机翼边界层流动分离的一种压电陶瓷用于边界层分离流动的控制系统。

背景技术

对于飞机而言，机翼是飞机的主要升力来源，机翼产生的升力占全机升力的70%以上，机翼的升阻比、失速特性等性能对飞机的起飞距离、爬升率等任务性能和飞行品质有着重要的影响。流动分离将引起能量损失，导致机翼的阻力增加、升力降低，出现回流甚至失速。传统的机翼流动控制方法有缝翼、襟翼、涡流发生器、附面层吹/吸气等，这些方法会带来非预期的寄生阻力、且仅在很小的飞行条件范围内有效或需要复杂的移动部件、通气管路等，在飞行应用上实现有着诸多缺陷和困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种压电陶瓷用于边界层分离流动的控制系统，该控制系统利用压电陶瓷在电场作用下产生变形特点，所制压电激励装置振动的纯效应引入流场，以及振动时沿流动方向压电激励装置间隙产生涡流，增加边界层内的气流流动方向的动量及涡流附近气流的湍流度，从而控制、延缓机翼边界层的流动分离。

采用的技术方案是：

一种压电陶瓷用于边界层分离流动的控制系统，包括支座、压电激励器、电压放大器、信号发生器。所述的支座为“凹”字形带有小型腔室的支座。所述压电激励器为一个或多个，每个压电激励器包括压电晶片、“L”型弯板铝合金弹性基片、整流层。所述压电晶片为长度方向可伸缩变形的压电晶片，两个长度方向可伸缩变形的压电晶片，分别粘贴在“L”型弯板铝合金弹性基片水平方向部分的上面和下面，其中上面的压电晶片与水平方向部分的“L”型弯板铝合金弹性基片表面涂覆一层整流层，形成所述压电激励器，压电激励器以“L”型弯板铝合金弹性基片的竖直方向部分与支座固定，“L”型弯板铝合金弹性基片水平方向部分和压电晶片悬空置于支座的小型腔室内，并使压电晶片上表面与支座的小型腔室表面在一个水平面上。所述压电晶片通过信号线连接电压放大器，信号发生器与电压放大器相连，向压电晶片发出控制信号，控制压电激励器的扰流状况，所述成为压电陶瓷扰流系统，压电陶瓷扰流系统固定在机翼上，并齐平于待控制的机翼气动表面，构成压电陶瓷用于机翼边界层分离流动控制系统。

上述的压电晶片为长度方向可伸缩变形的压电陶瓷片。

上述的压电激励器为多个时，压电激励器之间及压电激励器与支座的小型腔室壁面间的缝隙不大于0.5mm。

上述的整流层为聚酰亚胺层。

本实用新型利用压电材料的逆压电效应，在外加电压下，压电晶片产生变形，从而带动弹性基片产生弯曲变形，形成压电激励器尖端位移。通过交变电压激励，实现压电晶片变形方向的周期变换，从而在压电激励器尖端产生一定的频率的周期性振动，对待控制流场产生激励作用；另一方面，相邻压电激励器以不同相位振动，从而在压电激励器间的间隙不断产生涡流，使主流中高动量气流和物面边界层内低动量气流进行交换或平衡，增加了边界层内气流流动方向上的动量。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型结构简单，易于在真实飞机上综合布置，在不需要时，控制压电激励器使其停止工作，且不产生寄生阻力；

2.本实用新型不需要常规复杂的机械驱动系统，相对于常规主动流动控制装置减轻了结构重量；

3.本实用新型无需气源动力和外界质量注入，可以通过外在的电参数来实现激励装置的控制，消耗少量电能；

4.本实用新型产生可控制的涡流，扩大了流动控制范围，其驱动信号的可调节性也保证了激励装置在不同设计点的控制效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构平面示意图。

图2是图1的A―A剖面图。

图3是本实用新型在机翼上安装示意图。

具体实施方式