[发明专利]射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的方法

说明书

本发明涉及等离子体流动控制技术，公开了射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的装置及方法，其装置包括安装于翼型前缘的射频激励器，及为射频激励器提供高压环境的高压源；射频激励器包括依次层叠贴覆的覆盖电极、绝缘介质层及裸露电极，其中，覆盖电极背离绝缘介质层的一面贴覆于翼型前缘，覆盖电极沿翼型前缘展向贴覆；高压源包括：射频等离子体电源、信号调制计算机及变压电路，射频等离子体电源的输出端连接于变压电路初级端，信号调制计算机通过COM接口数据线与射频等离子体电源连接，变压电路的次级端连接射频激励器。本发明通过射频等离子体激励促使分离的附面层再附，改善了翼型气动性能，提高了失速迎角和升力系数。

技术领域

本发明涉及等离子体流动控制技术，尤其涉及一种射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的方法。

背景技术

机翼是飞机的主要升力面，提供的升力可占全机百分之七十以上。翼型/机翼在飞机大迎角飞行时易出现流动分离从而导致失速，使其升力减小，阻力增加，严重降低飞机的气动性能，影响飞行安全。

通过流动控制手段抑制流动分离，推迟失速，进而提升飞机大迎角条件下的气动性能，已成为国内外航空领域的重要研究方向。就运输机等大型飞机而言，为了增大载重量和航程，需要比较高的升力和升阻比，特别是在起飞着陆阶段，对于一架典型的大型双发民航客机A320-100，起飞状态的升力提高2％可使其载重量增加约1540kg，阻力下降4.6％可使其航程增加约262.2km。

流动控制的方式分为两种，一种是被动流动控制，具有设计简单、重量轻、成本低、没有额外的能量消耗的优点，但只在特定的设计状态下作用明显；另一种是主动流动控制，将辅助的能量、动量引入流场，可在变化的流场中实时改变控制的区域、强弱及方向。

常见的主动流动控制有吹吸气、振荡射流、声激励和等离子体流动控制等。等离子体流动控制技术被认为是21世纪最具有发展前景的流动控制技术之一，其结构简单、无活动部件、响应迅速、作用灵活，能有效抑制翼型/机翼的分离失速，起到增升减阻，推迟失速迎角的控制效果。产生等离子体的方式有电弧放电、电晕放电、纳秒脉冲介质阻挡放电、射频放电以及微波放电等，与其他放电方式相比较，射频放电的载波频率及输出功率高，瞬间释放能量强，可为流场注入较大的能量和动量。

如申请公布号为CN105000171A公开了飞翼布局飞行器低速失速控制装置及控制方法，本发明采用短脉冲介质阻挡放电等离子体流动控制技术，将等离子体激励器布置在飞翼布局飞行器的上翼面前缘，等离子体激励器设有绝缘基板，绝缘基板上装有上表面电极和下表面电极，上表面电极和下表面电极有部分重叠，上表面电极裸露在空气中，下表面电极覆盖在绝缘基板以下；上表面电极和下表面电极与短脉冲等离子体高压电源电连接，当接通周期性的短脉冲高压电时，等离子体激励器在飞翼布局飞行器的前缘电离空气，空气瞬间被加热，热效应使其形成周期性的微小强涡量扰动，局部产生细小的压缩波，扰动会顺气流向后传递；这种控制技术通过翼面附面层内外流动掺混和翼面流动频率耦合的作用抑制飞行器失速。但是放电不够稳定，加热效率较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的装置，其在翼型增大迎角出现分离失速的条件下，通过射频等离子体激励促使分离的附面层再附，改善了翼型气动性能，提高了失速迎角和升力系数，具有加热效率高、放电稳定、功率调节方便的优点。

本发明提供的射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的装置是通过以下技术方案实现的：

射频放电等离子体激励改善翼型分离失速的装置，包括安装于翼型前缘的用于形成射频等离子体的射频激励器，及为射频激励器提供所述高压环境的高压源；

所述射频激励器包括依次层叠贴覆的覆盖电极、绝缘介质层及裸露电极，其中，覆盖电极背离绝缘介质层的一面贴覆于所述翼型前缘，所述覆盖电极沿翼型前缘展向贴覆；