[發明專利]一種基于等離子體流動控制的寬域超聲速進氣道

在審

• 申請號: 201811254984.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109606707A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 邵慶齡;孫波
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B64D33/02
• 分類號: B64D33/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發明涉及一種基于等離子體流動控制的寬域超聲速進氣道，包括進氣道主體和整流罩，所述進氣道主體前端表面設有表面電弧放電等離子體激勵裝置。當進氣道飛行馬赫數大于設計馬赫數時，開啟表面電弧放電等離子體激勵裝置，表面電弧放電等離子體激勵裝置能夠在進氣道彎曲壁面上的激勵區產生高溫等離子體區域，形成虛擬型面，增強虛擬型面前緣激波，推動進氣道壓縮面外壓激波系向外偏轉，從而使得壓縮面外壓激波系重新封口，避免高馬赫數下超額定狀態，提高了高馬赫數下進氣道的流場特性。

技術領域

本發明涉及飛行器進氣道技術領域，尤其是一種基于等離子體流動控制的寬域超聲速進氣道。

背景技術

由于高超聲速進氣道的寬馬赫數工作要求與其單一設計點的設計方式之間存在矛盾，導致高超聲速進氣道在非設計點下的氣動性能不理想，當飛行馬赫數等于于設計馬赫數時，壓縮面激波系封口，當飛行馬赫數低于設計馬赫數時，壓縮面激波系傾角增大，來流在進氣道口部發生溢流，使得進氣道流量系數顯著下降，且流溢阻力加大；當飛行馬赫數高于設計馬赫數時，壓縮面激波系打到進氣道內通道，引起進氣道流動分離，使得進氣道總壓恢復降低，嚴重影響進氣道性能。

為得到在寬馬赫數范圍內有良好氣動性能的進氣道，需要對進氣道的壓縮面激波系進行調節。為此常見的方式是采用變幾何調節方式。變幾何調節方式即為通過在不同馬赫數下改變進氣道的幾何形狀，從而達到調節激波系的目的，以此來提高進氣道的氣動性能。但變幾何方式的研究較為單一，大多都是依靠機械結構實現進氣道某一部件的轉動或平移，采用的變形方式有一定的局限性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于等離子體流動控制的寬域超聲速進氣道，當進氣道飛行馬赫數大于封口馬赫數時，控制壓縮面激波系使其重新封口。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于等離子體流動控制的寬速域超聲速進氣道，包括進氣道主體和整流罩，所述進氣道主體和整流罩之間形成進氣通道，所述進氣道主體前端表面設有表面電弧放電等離子體激勵裝置。

進一步地，所述進氣道主體的前部為進氣道彎曲壁面。

進一步地，整流罩前端與進氣道主體之間形成進氣道唇口，進氣道主體前端后部與整流罩之間形成進氣道喉道，進氣道主體的后端與整流罩后部之間形成進氣道隔離段。

進一步地，所述表面電弧放電等離子體激勵裝置布置在所述進氣道彎曲壁面的前端。

根據上述的寬速域超聲速進氣道的壓縮面激波系的控制方法，當進氣道飛行馬赫數大于設計馬赫數時，開啟表面電弧放電等離子體激勵裝置，表面電弧放電等離子體激勵裝置能夠在進氣道彎曲壁面上的激勵區產生高溫等離子體層，形成虛擬型面，增強虛擬型面前緣激波，推動進氣道壓縮面外壓激波系向外偏轉，從而使得壓縮面外壓激波系重新封口。

進一步地，所述設計馬赫數為馬赫4。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)本發明是一種基于等離子體流動控制的寬速域超聲速進氣道，當飛行馬赫數大于封口馬赫數時，控制壓縮面激波系使其重新封口，避免高馬赫數下超額定狀態，降低進氣道的設計馬赫數，提高高馬赫數下進氣道的流場特性；(2)本發明采取的是進氣道定幾何調節方式，不需要改變進氣道的幾何形狀、位置或者傾角，結構簡單。

附圖說明

圖1為本發明的基于等離子體流動控制的寬域超聲速進氣道的結構示意圖。

圖2為激勵關閉時進氣道工作示意圖(飛行馬赫數等于設計馬赫數)。

圖3為激勵關閉時進氣道工作示意圖(飛行馬赫數高于設計馬赫數)。

圖4為激勵開啟時進氣道工作示意圖(飛行馬赫數高于設計馬赫數)。