[發明專利]具備流動控制和防除冰功能的疊層板飛機蒙皮

在審

• 申請號: 201210485362.5
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102991666A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 王光秋;薛幫猛;岳廣全
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心
• 主分類號: B64C1/12
• 分類號: B64C1/12;B64D15/12;B64C23/04;B32B15/04;B32B17/12;B32B27/34;B32B27/38;B32B27/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明涉及一種具備增升、減阻等流動控制和防除冰功能的疊層板飛機蒙皮，屬于飛機氣動設計和結構設計領域。

背景技術

由玻璃纖維和金屬交替疊加而成的纖維金屬層板（Glare）蒙皮（以下簡稱為疊層板），已經應用于空客A380，如說明書附圖1所示，其與傳統金屬蒙皮相比在抗拉強度、裂紋擴展特性、減重等方面具有明顯優勢。但這種蒙皮沒有改善飛機氣動性能、防除冰等額外的功能。

在飛機表面安裝等離子體激勵器，如說明書附圖2所示，可以抑制流動分離，推遲失速，從而達到增升減阻，改善飛機氣動性能的目的。如果采用納秒脈沖電源，則可以在接近實用的流動速度下對分離流進行有效控制。此外，等離子體激勵器工作時會加熱空氣并施加脈沖膨脹波，因此在防冰除冰方面也有應用潛力。但如何將等離子體激勵器妥善安裝在飛機表面是一個技術難題，簡單的粘貼不僅難以承受高速流動的沖擊，還會因破壞原氣動外形帶來寄生阻力。

申請號200910080994.1的中國專利公開了一種等離子體格尼襟翼，在機翼尾緣安裝等離子體激勵器，代替傳統機械式格尼襟翼，進行增升控制；申請號201010602315.5的中國專利公開了一種用等離子體激勵器進行層流控制、分離控制的方法；申請號201010253098.3的中國專利公開了一種用等離子體激勵器進行翼尖渦控制的裝置和方法。但上述發明專利都未說明通過何種方式將等離子體激勵器安裝于飛機表面，離工程應用還有很大距離。

發明內容

本發明的目的是：針對疊層板飛機蒙皮功能單一，等離子體激勵器難以穩固安裝于飛機表面的問題，本發明提供一種具備增升減阻、防除冰等多種功能的疊層板飛機蒙皮。將等離子體激勵器的金屬電極和電介質層結合在疊層板蒙皮結構內，從而克服了現有等離子體流動控制技術在安裝方面的不足，充分滿足飛機飛行工況下對激勵器的安裝要求。同時使此種蒙皮結構具備流動控制和防除冰功能。

本發明采取的技術方案為：一種具備流動控制和防除冰功能的疊層板飛機蒙皮，包括玻璃纖維層（2）和鋁合金層（1），玻璃纖維層（2）和鋁合金層（1）相互交替；蒙皮表面設置有絕緣材料層（4）和電極層，電極分為上、下兩層，二者分別位于絕緣材料層（4）兩側，呈非對稱分布，上電極層（3）暴露在空氣中，連接交流電源，下電極層（5）位于絕緣材料層（4）之下，接地。

所述電極層（3、5）材料為銅或者鋁合金，厚度為1/10mm～1/100mm之間。

所述上、下電極（3、5）間水平距離-2mm<L<2mm，L小于0表示二者間有重疊。

所述絕緣材料層（4）為聚酰亞胺（Kapton）、聚四氟乙烯纖維板（Teflon）或者環氧樹脂纖維板。

用于給上下電極（3、5）供電的電源（6）電壓為5000～10000伏特，電源信號波形可以是微秒正弦波、微秒方波、微秒三角波、微秒鋸齒波，也可以是納秒脈沖。

與現有實驗室內的等離子體流動控制技術相比，本發明可以直接應用于飛機制造工程，不會被高速氣流損壞，也不會因破壞原有氣動外形而帶來寄生阻力。本發明可以有效對流動分離進行控制，推遲失速，增加最大升力系數，減小壓差阻力。此外本發明還可應用工作時產生的熱效應和脈沖膨脹波波震動效應防除冰，該項應用為本發明的原創性應用。

本成果開創性地將等離子體激勵器的電極-電介質層-電極結構與疊層板結構融為一體，將二者一體設計，一體加工成型，解決了等離子體激勵器安裝固定問題，發明了同時具備流動控制功能和防除冰功能的新型飛機蒙皮。

附圖說明

圖1典型的常規纖維金屬層板蒙皮結構示意圖，1：鋁合金層，2：玻璃纖維層；

圖2等離子體激勵器示意圖，3：上電極，4：絕緣層，5：下電極，6：電源；

圖3包含等離子體激勵器的新型蒙皮結構示意圖；

圖4微秒放電等離子體激勵器工作原理示意圖；

圖5納秒脈沖放電等離子體激勵器工作原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的制造和應用作進一步詳細的說明，但并不作為對本發明做任何限制的依據。

一種具備流動控制和防除冰功能的疊層板飛機蒙皮，包括玻璃纖維層（2）和鋁合金層（1），玻璃纖維層（2）和鋁合金層（1）相互交替；蒙皮表面設置有絕緣材料層（4）和電極層，電極分為上、下兩層，二者分別位于絕緣材料層（4）兩側，呈非對稱分布，上電極層（3）暴露在空氣中，連接交流電源，下電極層（5）位于絕緣材料層（4）之下，接地。