[发明专利]一种基于功率超声降低高速物体空气阻力的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及空气减阻技术领域，尤其涉及一种基于功率超声降低高速物体空气阻力的方法及装置。

背景技术

对于高速运动的物体，其很大一部分动力主要用来克服空气阻力。以超高速飞行器为例，其运动时的阻力几乎全部来自空气阻力。当高速运动物体的速度达到音速级别时，前方急速冲来的空气不能够像平常一样通过机身扩散开，于是气体都堆积到了飞行体的周围，产生极大的压力，空气阻力随马赫数的微小上升而急剧增大，影响其飞行速度，并增加其能耗。

目前降低高速飞行器空气阻力的方法有被动减阻、逆向喷流减阻、边界层控制减阻、能量沉积减阻、表面微结构减阻等技术，但是这些减阻方法消耗能量过大、易导致局部过热、或对空气减阻的效果不能满足实际要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种结构简单、能耗低以及通用性强的基于功率超声降低高速物体空气阻力的方法及装置，以解决高速物体因阻力影响其速率，并增加高速物体功耗的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于功率超声降低高速物体空气阻力的方法，包括以下步骤：

S1、确定高速物体上受空气阻力最大的位置，至少选取高速物体的壳体内壁上与该位置对应的位置作为安装点；

S2、在所述安装点安装功率超声换能装置，所述功率超声换能装置的超声波发射部紧贴在所述高速物体的壳体内壁，并能够向设定的方向发射超声波，使所述高速物体的壳体产生振动。

进一步地，所述高速物体为高速汽车、火车、高速动车组列车、飞机、火箭和导弹中的任一种。

本发明还提供了一种基于功率超声降低高速物体空气阻力的装置，包括功率超声换能装置和超声波电源，所述功率超声换能装置与所述超声波电源电连接；

所述功率超声换能装置安装在高速物体的壳体内壁，且安装位置与所述高速物体上受空气阻力最大的点相对应；

所述功率超声换能装置包括第一盖板、第二盖板、锁紧螺栓和压电陶瓷部，所述压电陶瓷部设置在所述第一盖板和所述第二盖板之间，所述锁紧螺栓穿过所述第一盖板、压电陶瓷部后与所述第二盖板连接。

优选地，所述压电陶瓷部包括至少一个压电陶瓷环，每个所述压电陶瓷环的两端分别设有金属极板，且两端的所述金属极板分别作为该压电陶瓷环的正极和负极。

另一个实施方式中，所述压电陶瓷部包括偶数个压电陶瓷环，相邻的压电陶瓷环的相邻端共用一个金属极板，作为两个相邻压电陶瓷环共用电极。

优选地，还包括超声波变幅杆和超声波工具头，其中，所述超声波变幅杆的一端与所述第二盖板连接，另一端与所述超声波工具头连接。

优选地，所述功率超声换能装置与所述超声波电源之间设有阻抗匹配器。

优选地，所述阻抗匹配器集成在所述超声波电源上。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的基于功率超声降低高速物体空气阻力的方法，通过在高速物体的壳体内壁上且与高速物体受空气阻力最大的位置相对应的位置处安装功率超声换能装置，所述功率超声换能装置的超声波发射部紧贴在所述高速物体的壳体内壁，并能够向设定的方向发射超声波，在运动时功率超声换能装置向运动物体的前方发射高能量超声波，撕裂集中在物体前侧的空气层，降低空气对高速物体的压差阻力。同时使高速物体的壳体、以及与壳体接触的空气产生振动，降低高速物体与空气接触面的摩擦系数，将高速物体与空气接触面静摩擦力转变为动摩擦力，大幅降低空气的摩擦阻力。

附图说明

图1是本发明实施例一高速汽车安装功率超声换能装置的示意图；

图2是本发明实施例一高速汽车另一种安装功率超声换能装置的示意图；

图3是本发明实施例一功率超声换能装置剖面结构示意图；

图4是本发明实施例二导弹安装功率超声换能装置的的示意图；

图5是本发明实施例二功率超声换能装置剖面结构示意图。

图中：1：高速物体；2：安装点；3：压电陶瓷部；31：压电陶瓷环：32：金属极板；4：第一盖板；5：第二盖板；6：锁紧螺栓；7：超声波变幅杆；8：超声波工具头。

具体实施方式