[發明專利]一種單晶片壓電片式振動擾流片裝置

無效

• 申請號: 201110358812.X
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN103101615A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 馮強;張洋;崔曉春;李玲
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽空氣動力研究所
• 主分類號: B64C23/00
• 分類號: B64C23/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 張玉甫

技術領域

本發明涉及流體技術領域，特別是涉及一種針對飛機開啟武器艙的氣動噪聲水平降低，武器艙開艙附加阻力降低、內埋武器分離姿態控制的單晶片壓電片式振動擾流片裝置。

背景技術

飛機通常要在飛行過程中投放/發射武器。武器艙通常包含一對艙門，只在投放發射武器時打開，在其余飛行時間內，武器艙艙門處于關閉狀態，以保持飛行器光滑氣動型面，提高飛行器飛行性能，如機動性、隱身性能、低阻性能等。

在飛行狀態，當武器艙開啟后，在武器艙內部低速氣流與武器艙外部高速氣流之間，形成一薄層流體，稱為自由剪切層。自由剪切層是不穩定的，在其內部形成大量的渦團結構。剪切層內部渦團結構在隨剪切層跨過武器艙腔口后，與武器艙后壁相撞，形成高強度的空腔共振，從而在武器艙內部形成高強度的氣動噪聲。此高強度的氣動噪聲對飛行器、武器艙及武器結構，武器艙內電子設備均有破壞作用。其次，由于武器艙開啟后艙體空腔對流動的阻滯作用以及空腔內部復雜的渦系結構形成，會對飛機外部繞流產生較大影響，從而產生較大的開艙附加阻力，惡化飛行器總體氣動性能。再次，武器艙開啟后，艙內流動形成，使得艙內沿著氣流方向出現較大的逆壓力梯度，武器艙后緣壓力高于前緣附近壓力。在這種壓力分布下，內埋武器受到較大的抬頭力矩作用，不利于內埋武器的分離。

目前，用于武器艙噪聲控制的激勵器為固定式前緣擾流片（Spoiler）。前緣擾流片是一種伸出武器艙的流動控制裝置，其表面高于武器艙腔口。前緣布置擾流裝置的流動控制方法存在其明顯的技術缺陷：

1、由于破壞了飛行器光滑的氣動外形，產生附加阻力；

2、擾流片需要在武器艙打開后伸出武器艙，需要復雜的驅動系統，并增加結構重量；

3、當飛行馬赫數Mɑ>1后，控制效果急劇下降，甚至失效。

發明內容

本發明要解決的技術問題，是提供一種對剪切層施加激勵，降低飛機開啟武器艙高強度氣體噪聲、降低開艙附加阻力、改善內埋武器分離特性的單晶片壓電片式振動擾流片裝置。

采用的技術方案是：

一種單晶片壓電片式振動擾流片裝置，包括壓電材料制作的壓電晶片、鋁合金制作的擾流片振動梁。所述的壓電晶片一側與擾流片振動梁用環氧樹脂膠粘接在一起，壓電晶片另一側復合一層薄膜電極，位于外表面的擾流片振動梁上涂一層光滑的聚酰亞胺整流層，構成單晶片壓電式振動擾流片。利用壓電材料的逆壓電效應，在外加電壓下，壓電晶片產生變形，從而帶動擾流片金屬梁產生彎曲變形，形成擾流片尖端位移。通過交變電壓激勵，實現壓電晶片變形方向的周期變換，從而在擾流片尖端產生一定頻率（幾千Hz）的周期性振動，對待控制流場產生高頻激勵作用。將單晶片壓電片式振動擾流片以模塊形式與模型平臺相裝，通過模型平臺安裝在武器艙空腔上，降低開啟武器艙氣動噪聲及開艙附加阻力、改善武器艙內埋武器分離特性。

本發明的優點是：

1、本發明結構簡單，易于在真實飛機上綜合布置；

2、本發明能夠同時起到抑制噪聲、降低開艙阻力、改善內埋武器分離特性的控制效果；

3、本發明中垂直布置方案克服了常規固定式擾流片在Mɑ>1情況下失效的問題；

4、本發明中的水平布置方案不需要復雜的機械驅動系統，相對于常規固定式擾流片減輕結構重量。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是武器艙空腔垂直安裝擾流片控制示意圖。

圖3是本發明武器艙空腔水平安裝擾流片控制示意圖。

具體實施方式

一種單晶片壓電片式振動擾流片裝置，包括壓電材料制作的壓電晶片2、鋁合金制作的擾流片振動梁1。所述的壓電晶片2一側復合一層薄膜電極4，壓電晶片2另一側與擾流片振動梁1用環氧樹脂膠粘接在一起，位于外表面的擾流片振動梁1上涂一層光滑的聚酰亞胺整流層3，構成單晶片壓電片式振動擾流片，將單晶片壓電片式振動擾流片以模塊形式與模型平臺5裝配，使聚酰亞胺整流層3與模型平臺5上表面平齊，通過模型平臺5安裝在武器艙6上（見圖3）。

本發明的作用機理