[發明專利]采用等離子體激勵器進行飛行器姿態控制的方法

無效

• 申請號: 201210074520.8
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102602541A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 史志偉;杜海;耿璽;魏德宸;倪芳原
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64D27/24
• 分類號: B64D27/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于流動控制技術領域，涉及到一種等離子體激勵器實現對飛行器的氣動力及氣動力矩的控制。

背景技術

作用在飛行器上的外力有重力G，氣動力R,發動機推力P。重力不能人為控制，通過控制相應的操縱機構可以控制P和R，從而改變飛行器的飛行軌跡，實現飛行控制。將P+R命名為可控力，沿著飛行速度和垂直于飛行速度的方向可分解為可控切向力和可控法向力，前者用來改變飛行器的飛行速度小，后者改變飛行器飛行速度的方向。對于通常飛機，調節發動機油門或打開減速板來調整可控切向力，從而達到調整飛行速度的目的。

可控法向力由以下方法實現：通過操縱副翼，飛機的傾斜姿態發生改變，造成升力Y方向發生變化；通過操縱升降舵，飛機的俯仰姿態發生改變，迎角發生變化，隨之升力Y的大小也發生改變；通過操縱方向舵，飛機的偏航姿態發生改變，隨之側力Z也改變；如果同時改變飛機的俯仰﹑滾轉和偏航姿態，則升力的大小和方向及側力同時變化，從而實現飛機在空間的任何方向的操作。

但常規操縱舵面有其不足，包括舵面在大迎角飛行時效率低甚至完全失去效率，為飛行器的大迎角可控飛行帶來安全隱患；同時，龐大復雜的操縱機構給飛機增加了許多額外的重量，燃油消耗也增加了許多，如何減少燃油消耗，增大航程，對軍民飛機來說都是人們不斷追求的目的；對軍用飛機來說，無舵面也大大增加了飛行器的隱身性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠克服飛機傳統的操縱舵面的不足，利用分布式等離子激勵器代替飛機傳統操縱舵面，減小飛機重量，摒棄復雜的姿態控制操縱系統，節省飛機燃油消耗并全面提升飛機氣動特性的采用等離子體激勵器進行飛行器姿態控制的方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種采用等離子體激勵器進行飛行器姿態控制的方法，其特征在于：該方法是通過在機翼表面不同位置安裝SDBD激勵器和H型激勵器而實現的，在所述SDBD激勵器和H型激勵器的裸露電極和覆蓋電極之間通入高壓高頻電源，電極間的氣體會被擊穿而產生放電，SDBD激勵器在順電場方向產生壁面射流，H型激勵器產生垂直于壁面的射流，同時伴隨著沖擊波注入效應、局部溫度場改變，從而實現對機翼表面流場的控制，并通過改變激勵器的激勵條件，包括激勵電壓、調制頻率和占空比，實現比例控制，達到對飛機飛行姿態的控制。

作為本發明的一種優化方法：所述飛機飛行姿態控制包括飛機升力的控制、飛機偏航力矩的控制、飛機俯仰力矩的控制和飛機滾轉力矩的控制，其中包括如下具體操作：

飛機升力的控制，采用下列兩種方式中的任意一種：

1.在飛行器的左右機翼前緣對稱設置各一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極前面；

2.在飛行器左右機翼的后緣對稱設置各一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極后面；

飛機偏航力矩的控制，采用下列五種方式中的任意一種：

1.在飛行器左機翼的前緣設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極前面；

2.在飛行器左機翼的前緣設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極前面，并在飛行器右機翼的后緣設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極后面；

3.在飛行器左側機翼的順風面設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極后面；

4.在飛行器左側機翼的翼尖設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極靠近翼根方向，上表面的裸露電極靠近翼尖方向；

5.在飛行器左側機翼的翼尖設置H型激勵器；

飛機俯仰力矩的控制，采用下列兩種方式中的任意一種：

1.在飛行器左右兩側機翼的前緣對稱的各設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極前面；

2.在位于飛行器機翼的最大厚度處設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極后面；

飛機滾轉力矩控制，采用下列三種方式中的任意一種：

1.在位于飛行器左側機翼前緣設置一個SDBD激勵器，從機尾向機頭看，所述SDBD激勵器下表面的覆蓋電極位于上表面的裸露電極前面；