[发明专利]显著提升旋翼气动特性的脉冲协同射流控制装置及方法

说明书

本发明提供一种显著提升旋翼气动特性的脉冲协同射流控制装置及方法，装置包括：在翼型前缘低压区设置喷气口，在翼型后缘高压区设置吸气口；在剖面翼型上盖板靠近所述喷气口位置布置半圆形凹槽；所述半圆形凹槽内安装相同半径的半圆柱；所述半圆柱的半径与所述喷气口的最大高度相等；其中：所述喷气口的最大高度为：所述喷气口处于完全打开状态时，喷气口沿翼型上表面法向的高度。半圆柱通过驱动电机驱动进行顺时针或逆时针的旋转运动，进而实现正弦半波脉冲射流。具有以下优点：本发明能够显著提升旋翼翼型的有效升阻比，从而提升旋翼气动特性。还具有结构简单，可靠性高，加工方便的优点。

技术领域

本发明属于主动流动控制技术领域，具体涉及一种显著提升旋翼气动特性的脉冲协同射流控制装置及方法。

背景技术

旋翼作为直升机的主要升力和操纵部件，其气动特性直接影响着直升机的飞行品质。其中，直升机的悬停性能与旋翼能够产生的最大升力密切相关，前飞性能受到前行桨叶高速高升力性能和后行桨叶低速大攻角失速性能的限制。翼型是直升机旋翼的基本要素，因而，如何改善旋翼翼型的高升阻比特性和大攻角失速特性，进而提升旋翼的气动特性和绕流特性，对提高直升机的悬停、前飞、操纵性能等至关重要。

传统的翼型设计方法对旋翼翼型性能的提升空间是有限的，而流动控制方法往往能大幅提升旋翼翼型的气动特性。与传统吹/吸气、零质量微射流、等离子体等典型流动控制技术相比，协同射流流动控制技术，既能实现大攻角状态下很高的升力系数、显著提高失速裕度，又能具有低攻角下的增升减阻效果。

然而，现有的协同射流流动控制技术，采用连续协同射流，即：气流从喷气口连续喷出。此种方式能耗较高，在较低的能量消耗下，抑制流动分离和增升减阻效果不佳，从而降低协同射流翼型最大升力系数。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种显著提升旋翼气动特性的脉冲协同射流控制装置及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种显著提升旋翼气动特性的脉冲协同射流控制装置，剖面翼型下表面(1)和剖面翼型上盖板(2)围成翼型，剖面翼型下表面(1)和剖面翼型上盖板(2)之间形成翼型腔体；在翼型前缘低压区设置喷气口(3)，在翼型后缘高压区设置吸气口(4)；所述翼型腔体形成连通所述吸气口(4)和所述喷气口(3)的低阻气流管道；在所述低阻气流管道的内部安装梁(9)，通过所述梁(9)，将所述低阻气流管道划分为与所述吸气口(4)连通的低阻气流后管道(7)，以及与所述喷气口(3)连通的低阻气流前管道(6)；在所述梁(9)上面安装用于驱动吸气和喷气的气流驱动机构(5)，所述气流驱动机构(5)用于驱动气流从吸气口(4)吸入、喷气口(3)喷出，保证喷气量和吸气量相等；

在剖面翼型上盖板(2)靠近所述喷气口(3)位置布置半圆形凹槽；所述半圆形凹槽内安装相同半径的半圆柱(8)；所述半圆柱(8)的半径与所述喷气口(3)的最大高度相等；其中：所述喷气口(3)的最大高度为：所述喷气口(3)处于完全打开状态时，喷气口沿翼型上表面法向的高度；

所述半圆柱(8)通过驱动电机(10)驱动进行顺时针或逆时针的旋转运动，进而实现正弦半波脉冲射流。

优选的，所述喷气口(3)距翼型前缘7.5％倍弦长，所述喷气口(3)的最大高度为0.65％倍弦长；所述吸气口(4)距翼型前缘80％倍弦长，所述吸气口(4)的最大高度为1.30％倍弦长。

优选的，所述半圆柱(8)与翼型通过轴承的形式连接。

优选的，所述驱动电机(10)安装于旋翼根部，所述驱动电机(10)的输出端与所述半圆柱(8)的中心轴连接。

优选的，所述半圆柱(8)顺时针旋转到不同位置时，对应着正弦半波周期T内的不同时刻；

具体的：将半圆柱(8)顺时针旋转一周360度的过程，区分为四个关键姿态，分别为：