[发明专利]飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法

权利要求书

1.一种飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，包括以下内容：

在飞行器壁面安装梯度孔隙结构材料并在梯度孔隙结构材料下方设置气体驻室；

向气体驻室内注入气流，气流在流经梯度孔隙结构材料内部的孔隙后在飞行器壁面形成冷却气膜；

通过优化设计梯度孔隙结构材料的孔隙参数和控制气体驻室内的气体压力，以在飞行器壁面产生微纳尺度气膜。

2.如权利要求1所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，基于下式控制气体驻室内的气体压力：

其中，P₀表示气体驻室内的气体总压，k表示压比系数，P_∞表示飞行器当地环境压力，d_p和ε分别表示梯度孔隙结构材料的颗粒直径和孔隙率，μ_f表示气体粘性系数，u表示气流表观速度，h表示梯度孔隙结构材料的厚度，ρ表示气体密度。

3.如权利要求1所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述梯度孔隙结构材料内部的孔隙直径在微米量级，并由内至外按梯度均匀增大。

4.如权利要求3所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述梯度孔隙结构材料内部的孔隙直径增大梯度为：沿壁面法向方向按法向尺度的0.01倍速率增加。

5.如权利要求1所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述梯度孔隙结构材料内部的孔隙整体布局方向与壁面法向方向呈夹角设置。

6.如权利要求5所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述孔隙整体布局方向与壁面法向方向之间的夹角在45°～75°范围内。

7.如权利要求1所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，还包括以下内容：

测量飞行器壁面的冷却气膜厚度，并根据气膜厚度检测结果调节气体驻室内的气体压力，从而控制冷却气膜的厚度大小。

8.如权利要求7所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述测量飞行器壁面的冷却气膜厚度的过程具体为：

在飞行器壁面布置若干个压力传感器，采集每个压力传感器的时序信号并进行频谱分析，以获取飞行器壁面边界层中的扰动波频域分布信息；

基于扰动波频域分布信息获取飞行器壁面边界层中特征扰动波的特征信息；

获取所述特征扰动波的特征信息与当地边界层厚度之间的关联关系；

分别获取飞行器壁面渗透出冷却气膜前后的边界层中所述特征扰动波的特征信息，并基于所述特征信息和所述关联关系得到冷却气膜喷出前后的当地边界层厚度，以及，基于冷却气膜喷出前后的当地边界层厚度计算得到冷却气膜的厚度。

9.如权利要求8所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，若干个压力传感器在飞行器壁面各个母线方向采用交错布局的方式设置。

10.如权利要求8所述的飞行器壁面微纳尺度气膜的生成方法，其特征在于，所述基于扰动波频域分布信息获取飞行器壁面边界层中特征扰动波的特征信息的过程具体为：

选定用于进行带通滤波的滤波频段，此滤波频段的中心频率作为特征扰动波的频率；

基于滤波频段和时序压力信号的功率谱密度分布对时序压力信号进行带通滤波，获取处于滤波频段的时序压力信号作为特征扰动波信号；

基于互相关算法计算特征扰动波信号途径各个测点时的时间间隔；

根据时间间隔和测点间的空间位置，测算扰动波传播方向；

基于时间间隔和扰动波传播方向，以及测点间的空间间隔获得特征扰动波的传播速度；

基于特征扰动波的频率和传播速度计算得到扰动波的波长。