[发明专利]一种气流辅助控制的微涡流发生装置

说明书

一种气流辅助控制的微涡流发生装置，主要包括高压供气路、气流辅助控制装置、微涡流发生器(14)、超声速被控面(13)，气流通过气流辅助控制装置，由高压供气路进入，并在超声速被控面形成与微涡发生器几何相似的气动构型，通过控制电磁阀，可以改变此气动构型，能够通过气流辅助提高了微涡流发生器的控制效果，同时极大限度的拓宽了微涡流发生器的适用工况。

技术领域

本发明涉及一种气流辅助控制的微涡流发生装置，属于超声速飞行器控制领域。

背景技术

超声速飞行器的内、外流场中普遍存在复杂的流动分离现象，此现象导致壁面湍流脉动及粘性耗散急剧增强，引发阻力增加、升力降低、失速提前等不良后果，还使得进气道喉道附近流场畸变、总压恢复下降、发动机不起动等。因此，探求高效、稳定的流动分离技术成为当前高速飞行器技术研究中的重要课题之一。

微涡流发生器因其简单的结构和良好的控制效果，成为超声速流动控制中最常见的一种技术。微涡流发生器会形成一系列与流向垂直并且排列整齐的涡环结构，由此增强了边界层与主流间的能量输运，边界层内部的能量得以增加，进而达到流动控制的目的。但是现有的微涡流发生器技术存在一个很大的不足，即适用工况范围窄。现有的微涡流发生器在工作过程中，不能改变其设计外形，只能在设计工况下才有较为理想的控制效果。随着飞行器技术的不断发展，飞行工况被进一步拓宽，这就极大限制了微涡流发生器的应用场景和控制效果。

因此，针对以上技术不足，需要提供一种可适用于较宽工况的微涡流发生器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统超声速飞行器的微涡流发生器适用工况范围窄、无法改动设计外形、控制效果不理想的问题，提出了一种气流辅助控制的微涡流发生装置。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种气流辅助控制的微涡流发生装置，包括高压供气路、气流辅助控制装置、微涡流发生器、超声速被控面，所述高压供气路包括储气腔进气孔、储气腔引气管、储气腔，气流辅助控制装置包括斜缝进气孔、斜缝导气管、电磁阀、斜缝，所述斜缝进气孔包括2号斜缝前进气孔、1号斜缝前进气孔、1号斜缝后进气孔、2号斜缝后进气孔，所述斜缝导气管包括2号斜缝前导气管、1号斜缝前导气管、1号斜缝后导气管、2号斜缝后导气管，电磁阀包括2号斜缝后电磁阀、1号斜缝后电磁阀、1号斜缝前电磁阀、2号斜缝前电磁阀，斜缝包括2号斜缝和1号斜缝，气流分别经过储气腔进气孔、储气腔引气管进入储气腔，由储气腔分为四路，分别经过2号斜缝前进气孔、1号斜缝前进气孔、1号斜缝后进气孔、2号斜缝后进气孔进入对应的2号斜缝前导气管、1号斜缝前导气管、1号斜缝后导气管、2号斜缝后导气管内，通过2号斜缝后电磁阀、1号斜缝后电磁阀、1号斜缝前电磁阀、2号斜缝前电磁阀进行通断控制，于超声速被控面形成与微涡流发生器形状近似的气动构型，与微涡流发生器相互耦合以增强气流流动控制效果。

所述气流为超声速气流，气流速度的范围是马赫数2～5。

所述微涡流发生器高度与地面边界层厚度之比为0.5～1，微涡流发生器宽度L8与超声速被控面宽度L7之比为0.2～0.3。

所述储气腔内气体的压力与微涡流发生器周围的压力之比为1.5～2。

所述1号斜缝前进气孔直径与1号斜缝后进气孔直径之比为2.5～1.5；所述2号斜缝前进气孔直径与2号斜缝后进气孔直径之比为2～1.2。

所述储气腔进气孔直径与2号斜缝前进气孔直径之比为4～5。

所述1号斜缝顶部宽度L3与1号斜缝底部宽度L6之比为0.4～0.6，1号斜缝斜边宽度L5与1号斜缝底部宽度L6之比为0.2～0.3；2号斜缝顶部宽度L4与2号斜缝底部宽度L1之比为0.5～0.8，2号斜缝斜边宽度L2与2号斜缝底部宽度L1之比为0.2～0.3。