[發明專利]應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置及判定方法

有效

• 申請號: 201510445248.3
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN105015764B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 牛中國;劉捷;于金革;由亮;崔立冬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司哈爾濱空氣動力研究所
• 主分類號: B64C23/00
• 分類號: B64C23/00
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置及判定方法。

背景技術：

飛行器流動控制的目的是增加飛行器的升力、減小阻力、提高升/阻比，從而改善飛行器的氣動特性；對于汽車、高速列車、風力發電機等民用設施而言，流動控制的主要目的是防止流動分離、減小阻力等；流動控制分為主動流動控制和被動流動控制，被動流動控制只能針對特定的條件有效，其他條件下可能起到發作用，應用范圍較窄；而主動流動控制則不然，可以根據事先設定的條件實施控制，也可以根據翼面的流動情況施加控制；在主動流動控制技術中，等離子體流動控制技術具有結構簡單、不影響氣動外形、重量輕、作用頻帶寬、響應迅速、能耗較低、可靠性強等優點，受到了國內外研究機構的普遍關注，其控制理論和控制技術得到快速發展，突破了飛機起飛/著陸、大迎角飛行等飛行風速狀態翼面流動分離控制的關鍵技術，具備了開展樣機飛行試驗驗證的基本條件，而本發明正是根據等離子體流動控制技術的發展需要而發展起來的。

發明內容：

本發明的目的是提供一種應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置及判

定方法。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置，其組成包括：等離子體激勵器、壓力傳感器、控制系統、等離子體電源，所述的等離子體激勵器安裝于機翼的表面；所述的壓力傳感器有兩個，特征監測點壓力傳感器安裝于機翼內用于測量特征監測點速壓，來流壓力傳感器安裝于機翼前面用于測量來流速壓；所述的等離子體激勵器電連接于等離子體電源；機翼表面特征監測點和來流總壓測量點由測壓管連接于機翼內的監測點壓力傳感器；所述的壓力傳感器、等離子體電源分別電連接于控制系統。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置，所述的特征監測點位于模型即將失速時對應的分離點位置，對于飛行器，特征點位于機翼50%半展長、距離機翼前緣95%當地弦長處。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置，所述的特征監測點壓力傳感器為壓差傳感器，兩端分別測量來流總壓和翼面特征監測點靜壓，直接輸出特征監測點速壓。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置，所述的控制系統，能夠將采集的來流速壓和特征監測點速壓進行處理，根據公式計算出無量綱量作為判據，并根據判據控制等離子體電源。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置，所述的控制系統，對電源實施控制時，控制電源輸出電壓范圍為6～12KV。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置的判定方法，利用所述

的來流壓力傳感器實時采集來流速壓；其特征監測點壓力傳感器實時采集翼面特征監測點的速壓；控制系統根據采集的數據和提出的流動控制判定方法計算出無量綱判據，若判據滿足控制條件則施加等離子體控制，若判據不滿足則不施加等離子體控制或取消等離子體控制；利用等離子體電源為等離子體激勵器供電，電源的工作受控制系統控制；即利用本發明的控制裝置實時監測來流和翼面特征監測點的速壓，計算出無量綱的判定參數Cp；當Cp≤0.3，說明流動已分離，需要施加等離子體控制，控制系統會控制等離子體電源開始工作，并將工作電壓提高到6KV，若Cp依然不大于0.3，控制系統會提高電壓，直到12KV；若Cp>0.3，說明流動沒有分離，不需要施加控制，或者分離已經得到抑制，可以解除等離子體控制。

所述的應用于等離子體抑制流動分離的控制裝置的判定方法，流動控制判定方法對應的公式為：Cp=p1/p0，式中p0為來流速壓，p1為特征監測點速壓，Cp的臨界值取0.3。

本發明的有益效果：

1.本發明的控制裝置可以實時監測來流和翼面特征監測點的速壓，根據

來流速壓和翼面特征監測點速壓計算得出無量綱變量，表達式為：

Cp=p1/p0-1，式中p0為來流速壓，p1為特征監測點速壓，Cp的臨界值取0.3。

本發明所采用的流動分離的判定方法簡單，所需參數易于測量；控制裝置的硬件便于集成、容易搭建。

本發明主要應用于等離子體流動控制技術，通過測量得到監測點和來流速壓，計算出無量綱量作為等離子體流動控制的判據，真正實現了對流動分離主動流動控制。

本發明提供的控制裝置和判定方法已經實現了等離子體抑制流動分離的風洞試驗驗證，實現了對翼型和飛機模型翼面流動分離的實時監測與控制。

本發明提出的流動分離判定方法和控制裝置思路新穎，結構簡單，易于實現，在等離子體流動控制技術快速發展并即將應用的環境下，本發明的內容更具實用價值。