[发明专利]一种基于柔性变形气囊的涵道主动流动控制装置

说明书

本发明公开了一种基于柔性变形气囊的涵道主动流动控制装置，包括气缸、齿轮、舵机、中央处理器、两个柔性变形气囊和两根导气道；两个柔性变形气囊分别对称固定在涵道唇口位置的内壁面上，气缸、齿轮、舵机、中央处理器和两根导气道均设置在涵道壁面内；气缸通过导气管道与柔性变形气囊连通，气缸带有活塞和活塞杆，通过活塞的往复运动使空气压缩和膨胀，实现对柔性变形气囊的充气和放气；活塞杆外壁上刻有齿条，舵机的输出轴上固连齿轮，齿轮与活塞杆啮合，中央处理器通过数据传输线与舵机相连。本发明通过对柔性变形气囊的充放气来改变涵道唇口的气动外形，进而抑制涵道唇口附近的流动分离。本发明具有结构简单、响应快和变形能力强等优点，可有效改善涵道流场环境，抑制其失速现象，并提升其气动性能。

技术领域

本发明涉及主动流动控制技术，具体涉及一种基于柔性变形气囊的涵道主动流动控制装置。

背景技术

当今时代，涵道无人机因其小尺寸、低噪声、高机动等特点而被广泛应用于城市规划、救援勘探及军事侦察等领域。相关实验及数值仿真的结果表明，在一定攻角下，涵道无人机以一定速度前飞或上升时，涵道唇口内壁处会出现流动分离现象，产生分离涡，这在增加涵道无人机阻力的同时，也会减小其升力。利用空气动力学原理，可以在流动分离处附近安装流动控制结构延缓甚至消除分离现象。通过舵机带动气缸内活塞对气缸内气体进行压缩，从而对柔性变形气囊进行充气，使涵道唇口曲率变大，厚度增加。涵道唇口周围气流能更好的附着在涵道表面，极大地减少了由于流动分离造成的流动损失。

Kondor设计了一种基于射流的涵道流动控制装置，其需要额外气源且射流能量限制使得流动控制效果不足；Graf设计了被动式涵道流动控制装置，当偏离设计工况时无法达到最佳控制效果甚至产生负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于柔性变形气囊的涵道主动流动控制装置，解决涵道无人机飞行时由于涵道唇口附近流动分离导致的减升增阻的问题，为涵道无人机的流动控制提供一种新的思路。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于柔性变形气囊的涵道主动流动控制装置，包括气缸、齿轮、舵机、中央处理器、两个柔性变形气囊和两根导气道；两个柔性变形气囊分别对称固定在涵道唇口位置的内壁面上，气缸、齿轮、舵机、中央处理器和两根导气道均设置在涵道壁面内；气缸通过导气管道与柔性变形气囊连通，气缸带有活塞和活塞杆，通过活塞的往复运动使空气压缩和膨胀，实现对柔性变形气囊的充气和放气；活塞杆外壁上刻有齿条，舵机的输出轴上固连齿轮，齿轮与活塞杆啮合，中央处理器通过数据传输线与舵机相连。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）本发明的涵道主动流动控制装置，利用涵道唇口附近处柔性变形气囊的充放气实现涵道外形的改变，占用体积小，能耗低，流动分离改善效果明显，为涵道无人机流动控制装置的设计提供一种新的思路。

（2）本发明的涵道主动流动控制装置，柔性变形气囊分布于涵道迎风侧及背风侧的内壁，并分别有独立的充放气装置，充放气时间可控，能够满足多种飞行工况，适应性强。

（3）本发明的涵道主动流动控制装置，结构较为简单，通用性好，可以应用到多种型号的涵道无人机上。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的涵道主动流动控制装置未充气时剖面结构示意图。

图2为本发明的涵道主动流动控制装置充气后的剖面结构示意图。

图3为本发明的涵道主动流动控制装置充气后的三维示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。