[實(shí)用新型]一種單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120448175.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN202337359U
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮強(qiáng);張洋;崔曉春;李玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): B64C23/00
• 分類號(hào): B64C23/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 張玉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及流體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對(duì)飛機(jī)開啟武器艙的氣動(dòng)噪聲水平降低，武器艙開艙附加阻力降低、內(nèi)埋武器分離姿態(tài)控制的單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片裝置。

背景技術(shù)

飛機(jī)通常要在飛行過程中投放/發(fā)射武器。武器艙通常包含一對(duì)艙門，只在投放發(fā)射武器時(shí)打開，在其余飛行時(shí)間內(nèi)，武器艙艙門處于關(guān)閉狀態(tài)，以保持飛行器光滑氣動(dòng)型面，提高飛行器飛行性能，如機(jī)動(dòng)性、隱身性能、低阻性能等。

在飛行狀態(tài)，當(dāng)武器艙開啟后，在武器艙內(nèi)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(wěn)定的，在其內(nèi)部形成大量的渦團(tuán)結(jié)構(gòu)。剪切層內(nèi)部渦團(tuán)結(jié)構(gòu)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(qiáng)度的空腔共振，從而在武器艙內(nèi)部形成高強(qiáng)度的氣動(dòng)噪聲。此高強(qiáng)度的氣動(dòng)噪聲對(duì)飛行器、武器艙及武器結(jié)構(gòu)，武器艙內(nèi)電子設(shè)備均有破壞作用。其次，由于武器艙開啟后艙體空腔對(duì)流動(dòng)的阻滯作用以及空腔內(nèi)部復(fù)雜的渦系結(jié)構(gòu)形成，會(huì)對(duì)飛機(jī)外部繞流產(chǎn)生較大影響，從而產(chǎn)生較大的開艙附加阻力，惡化飛行器總體氣動(dòng)性能。再次，武器艙開啟后，艙內(nèi)流動(dòng)形成，使得艙內(nèi)沿著氣流方向出現(xiàn)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(nèi)埋武器受到較大的抬頭力矩作用，不利于內(nèi)埋武器的分離。

目前，用于武器艙噪聲控制的激勵(lì)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(dòng)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(dòng)控制方法存在其明顯的技術(shù)缺陷：

1、由于破壞了飛行器光滑的氣動(dòng)外形，產(chǎn)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(fù)雜的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并增加結(jié)構(gòu)重量；

3、當(dāng)飛行馬赫數(shù)Mɑ>1后，控制效果急劇下降，甚至失效。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，是提供一種對(duì)剪切層施加激勵(lì)，降低飛機(jī)開啟武器艙高強(qiáng)度氣體噪聲、降低開艙附加阻力、改善內(nèi)埋武器分離特性的單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片裝置。

采用的技術(shù)方案是：

一種單晶片壓電片式振動(dòng)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(dòng)梁。所述的壓電晶片一側(cè)與擾流片振動(dòng)梁用環(huán)氧樹脂膠粘接在一起，壓電晶片另一側(cè)復(fù)合一層薄膜電極，位于外表面的擾流片振動(dòng)梁上涂一層光滑的聚酰亞胺整流層，構(gòu)成單晶片壓電式振動(dòng)擾流片。利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，在外加電壓下，壓電晶片產(chǎn)生變形，從而帶動(dòng)擾流片金屬梁產(chǎn)生彎曲變形，形成擾流片尖端位移。通過交變電壓激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)壓電晶片變形方向的周期變換，從而在擾流片尖端產(chǎn)生一定頻率（幾千Hz）的周期性振動(dòng)，對(duì)待控制流場產(chǎn)生高頻激勵(lì)作用。將單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片以模塊形式與模型平臺(tái)相裝，通過模型平臺(tái)安裝在武器艙空腔上，降低開啟武器艙氣動(dòng)噪聲及開艙附加阻力、改善武器艙內(nèi)埋武器分離特性。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于在真實(shí)飛機(jī)上綜合布置；

2、本實(shí)用新型能夠同時(shí)起到抑制噪聲、降低開艙阻力、改善內(nèi)埋武器分離特性的控制效果；

3、本實(shí)用新型中垂直布置方案克服了常規(guī)固定式擾流片在Mɑ>1情況下失效的問題；

4、本實(shí)用新型中的水平布置方案不需要復(fù)雜的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相對(duì)于常規(guī)固定式擾流片減輕結(jié)構(gòu)重量。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)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是本實(shí)用新型武器艙空腔水平安裝擾流片控制示意圖。

具體實(shí)施方式

一種單晶片壓電片式振動(dòng)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(dòng)梁1。所述的壓電晶片2一側(cè)復(fù)合一層薄膜電極4，壓電晶片2另一側(cè)與擾流片振動(dòng)梁1用環(huán)氧樹脂膠粘接在一起，位于外表面的擾流片振動(dòng)梁1上涂一層光滑的聚酰亞胺整流層3，構(gòu)成單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片，將單晶片壓電片式振動(dòng)擾流片以模塊形式與模型平臺(tái)5裝配，使聚酰亞胺整流層3與模型平臺(tái)5上表面平齊，通過模型平臺(tái)5安裝在武器艙6上（見圖3）。

本實(shí)用新型的作用機(jī)理