[發明專利]一種基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710386138.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107191442A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 趙驍
• 申請（專利權）人: 北京順風光熱科技有限公司
• 主分類號: F15D1/00
• 分類號: F15D1/00;B06B1/06
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司11609
• 代理人: 譚輝,周嬌嬌

技術領域

本發明涉及空氣減阻技術領域，尤其涉及一種基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的方法及裝置。

背景技術

對于高速運動的物體，其很大一部分動力主要用來克服空氣阻力。以超高速飛行器為例，其運動時的阻力幾乎全部來自空氣阻力。當高速運動物體的速度達到音速級別時，前方急速沖來的空氣不能夠像平常一樣通過機身擴散開，于是氣體都堆積到了飛行體的周圍，產生極大的壓力，空氣阻力隨馬赫數的微小上升而急劇增大，影響其飛行速度，并增加其能耗。

目前降低高速飛行器空氣阻力的方法有被動減阻、逆向噴流減阻、邊界層控制減阻、能量沉積減阻、表面微結構減阻等技術，但是這些減阻方法消耗能量過大、易導致局部過熱、或對空氣減阻的效果不能滿足實際要求。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種結構簡單、能耗低以及通用性強的基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的方法及裝置，以解決高速物體因阻力影響其速率，并增加高速物體功耗的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的方法，包括以下步驟：

S1、確定高速物體上受空氣阻力最大的位置，至少選取高速物體的殼體內壁上與該位置對應的位置作為安裝點；

S2、在所述安裝點安裝功率超聲換能裝置，所述功率超聲換能裝置的超聲波發射部緊貼在所述高速物體的殼體內壁，并能夠向設定的方向發射超聲波，使所述高速物體的殼體產生振動。

進一步地，所述高速物體為高速汽車、火車、高速動車組列車、飛機、火箭和導彈中的任一種。

本發明還提供了一種基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的裝置，包括功率超聲換能裝置和超聲波電源，所述功率超聲換能裝置與所述超聲波電源電連接；

所述功率超聲換能裝置安裝在高速物體的殼體內壁，且安裝位置與所述高速物體上受空氣阻力最大的點相對應；

所述功率超聲換能裝置包括第一蓋板、第二蓋板、鎖緊螺栓和壓電陶瓷部，所述壓電陶瓷部設置在所述第一蓋板和所述第二蓋板之間，所述鎖緊螺栓穿過所述第一蓋板、壓電陶瓷部后與所述第二蓋板連接。

優選地，所述壓電陶瓷部包括至少一個壓電陶瓷環，每個所述壓電陶瓷環的兩端分別設有金屬極板，且兩端的所述金屬極板分別作為該壓電陶瓷環的正極和負極。

另一個實施方式中，所述壓電陶瓷部包括偶數個壓電陶瓷環，相鄰的壓電陶瓷環的相鄰端共用一個金屬極板，作為兩個相鄰壓電陶瓷環共用電極。

優選地，還包括超聲波變幅桿和超聲波工具頭，其中，所述超聲波變幅桿的一端與所述第二蓋板連接，另一端與所述超聲波工具頭連接。

優選地，所述功率超聲換能裝置與所述超聲波電源之間設有阻抗匹配器。

優選地，所述阻抗匹配器集成在所述超聲波電源上。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下優點：本發明提供的基于功率超聲降低高速物體空氣阻力的方法，通過在高速物體的殼體內壁上且與高速物體受空氣阻力最大的位置相對應的位置處安裝功率超聲換能裝置，所述功率超聲換能裝置的超聲波發射部緊貼在所述高速物體的殼體內壁，并能夠向設定的方向發射超聲波，在運動時功率超聲換能裝置向運動物體的前方發射高能量超聲波，撕裂集中在物體前側的空氣層，降低空氣對高速物體的壓差阻力。同時使高速物體的殼體、以及與殼體接觸的空氣產生振動，降低高速物體與空氣接觸面的摩擦系數，將高速物體與空氣接觸面靜摩擦力轉變為動摩擦力，大幅降低空氣的摩擦阻力。

附圖說明

圖1是本發明實施例一高速汽車安裝功率超聲換能裝置的示意圖；

圖2是本發明實施例一高速汽車另一種安裝功率超聲換能裝置的示意圖；

圖3是本發明實施例一功率超聲換能裝置剖面結構示意圖；

圖4是本發明實施例二導彈安裝功率超聲換能裝置的的示意圖；

圖5是本發明實施例二功率超聲換能裝置剖面結構示意圖。

圖中：1：高速物體；2：安裝點；3：壓電陶瓷部；31：壓電陶瓷環：32：金屬極板；4：第一蓋板；5：第二蓋板；6：鎖緊螺栓；7：超聲波變幅桿；8：超聲波工具頭。

具體實施方式