[发明专利]高频阵列式组合电弧放电激励器及其控制激波附面层干扰不稳定性的方法

说明书

提供一种高频阵列式组合电弧放电激励器控制激波附面层干扰不稳定性的装置，包括驱动电源(201)、激励器(203)、电路参数控制盒(202)。还提供一种高频阵列式组合电弧放电激励器及其控制激波附面层干扰不稳定性的方法。本发明以减弱激波附面层干扰流动不稳定性为目标，以高频阵列式电弧放电激励为控制手段，通过增加扰动频率，实现激励准稳态控制效果。

技术领域

本发明涉及等离子体技术，具体涉及多路阵列式高频脉冲电弧放电控制激波强度的装置及其方法。

背景技术

超声速/高超声速技术代表了一个国家未来开发和利用空间的能力，是衡量军队战斗力和生存能力的重要标志，具有广泛的应用前景和极其重要的军事价值。以超声速/高超声速技术为应用背景的等离子体冲击流动控制具有响应快、频带宽、强度大等特点。激波附面层低频不稳定性是近年来的研究重点，在超声速激波附面层干扰中，受到附面层的扰动，激波根部通常会出现一种低频的振荡现象，同时伴随着流动结构的低频运动。这种运动就是不稳定性的主要来源。利用等离子体冲击流动控制调控飞行器头部激波运动成为降低流动不稳定性，提高飞行器性能的关键；以超然冲压发动机作为动力的高超声速飞行器具有明显优势，通过进气道的压缩空气在经过隔离段后，将气流调整到适合与燃烧室工作需要的稳定状态。利用等离子体冲击流动控制调控隔离段内部激波运动，降低流动分离，可以进一步提高发动机工作效率；高速飞行器从空间再入大气层，飞行器表面要承受几千度的高温，采用等离子体冲击流动激励作为再入轨道飞行器头部的热防护装置，可以带走热量，降低壁面换热，防止壳体烧蚀融化，提高飞行器使用寿命。

对于高速飞行器流动控制，要求等离子体激励器同时具有高强度和高频率。目前，虽然突破了单电源多通道放电技术，研制了流向阵列式组合等离子体激励器。实现了对激波整个波正面的控制，但是激励频率仍然较低，无法实现对附面层准定常的扰动作用，成为制约等离子体激励器激波控制效能的关键。

发明内容

有鉴于此，针对目前基于等离子体脉冲电弧激励器控制激波存在的缺陷，本发明提出一种高频阵列式电弧放电激励器，其特征在于，包括平板模型101、电极102、压缩斜面103、转捩条带104，其中

平板模型101，其为中间开有圆柱形小孔的绝缘介质，整体呈大致平板的结构，平板模型101前端为尖劈状结构；

电极102，其置于平板模型101的圆柱形孔中，呈紧配合；沿流向布置多排圆柱形孔，每排均为M个，M为偶数，每排圆柱形孔两两配对，分为M/2组，每组的两个电极102形成一个等离子体激励器，以下简称为“激励器”，多个激励器沿流向均匀布置，排数为N，N根据实际需要确定；一个等离子体激励器的两个电极102包括一个正电极和一个负电极；

转捩条带104，其位于平板模型101的尖劈状结构前端的上表面，沿展向安装，转捩条带104的宽度根据来流附面层厚度进行调节，转捩条带104的长度等于平板模型101的宽度；

压缩斜面103安装在平板模型101后端上表面处，压缩斜面103的宽度等于平板模型101的宽度。

在本发明的一个实施例中，

平板模型101长度范围为250～600mm，平板宽度范围为80～220mm；

电极102形状为圆柱形，直径为0.5mm～3mm，长度为3mm～10mm，电极间距不超过10mm；

每组激励器电极间距范围为1～10mm；同排的相邻两组激励器之间的间距范围为0～10mm；流向相邻两排激励器间距范围为10mm～25mm；

压缩斜面103的斜坡角度范围为20°～30°；

转捩条带104的宽度根据来流附面层厚度进行调节，调节范围为1～6mm。

在本发明的一个具体实施例中，