[發明專利]用于主動流動控制的方法、流動主體和飛行器

在審

• 申請號: 202010437761.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111976958A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 彼得·朗根巴赫爾;布魯諾·斯特菲斯
• 申請（專利權）人: 空中客車防衛和太空有限責任公司;空中客車運營有限公司
• 主分類號: B64C23/00
• 分類號: B64C23/00;B64C23/06;B64C21/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;杜嘉璐

本發明涉及一種用于主動流動控制的方法、流動主體和飛行器。用于主動流動控制的方法包括：通過借助于聯接至流動表面的第一致動部位的第一流動控制致動器將第一渦流結構引入到流體流中而在流體流中產生第一局部速度場；以及當第一渦流結構的頭部渦流已經隨著流體流傳送到第二致動部位的下游時，借助于聯接至流動表面的第二致動部位的第二流動控制致動器將第二渦流結構引入到第一局部速度場中，第二致動部位位于第一致動部位的下游。

技術領域

本發明涉及用于主動流動控制的方法、流動主體和飛行器。

盡管適用于受到流體流動影響的任何種類的流體流動場或結構，但是將結合飛行器更詳細地說明本發明及對應的潛在問題。

背景技術

諸如飛行器的機翼或控制表面等流動主體通常需要完全附著的氣流以在各種流動條件下正常工作。例如，針對高海拔的巡航飛行階段期間出現的高流動速度，優化了飛行器機翼的流動表面。然而，在起飛和著陸階段，機翼需要以低流速提供升力，并且通常以高俯仰角定位。為了滿足這些要求并防止特別是在高俯仰角時的失速或氣流分離，當今的飛行器機翼配備有高升力裝置，例如設置在機翼的前緣處的縫翼和襟翼，縫翼可從前緣延伸，從而允許空氣從機翼的壓力側溢流到機翼的吸入側，其中，溢流的空氣給吸入側的流動增能，從而防止氣流分離。此外，已知包括所謂的克魯格襟翼或所謂的前緣襟翼的機翼。這種類型的襟翼設置在機翼的前緣處，并且是可移動的，以便局部減小流體流的迎角。

此外，可以采用流體致動器來防止氣流分離。通常，流體致動器聯接至流動表面上的開口，并被配置為將連續的或脈沖狀的射流噴射到流過流動表面的流中，以給氣流的邊界層增能以防止流分離。

EP3144221A1描述了一種協作式的致動器系統，其具有第一排致動器和位于第一排下游的第二排致動器，這些致動器被配置為噴射脈沖狀的空氣流。第一排將第一流結構(即，渦流結構)引入到流過流動表面的流體流中，并且基于測得的第一流結構的傳送來控制第二排致動器，以便放大第一流結構。

發明內容

本發明的一個目的是提供用于主動流動控制的改進的、特別是穩健且可靠的方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于對沿著流動表面流動的流體流進行主動流動控制的方法。該方法包括：通過借助于聯接至流動表面的第一致動部位的第一流動控制致動器將第一渦流結構(例如，馬蹄形渦流)引入到流體流中而在流體流中產生第一局部速度場；以及當第一渦流結構的頭部渦流已經隨著流體流傳送到流動表面的第二致動部位的下游時，借助于聯接至位于第一致動部位下游的第二致動部位的第二流動控制致動器將第二渦流結構(特別是馬蹄形渦流)引入到第一局部速度場中。

根據本發明的第二方面，提供了一種流動主體系統。該流動主體系統包括限定流動表面的流動主體。流動主體包括在一排第一致動部位處聯接至流動表面的一組第一流動控制致動器，其中，第一致動部位在第一方向上彼此間隔開。第一流動控制致動器被配置為在沿著第二方向沿著流動表面流動的流體流中產生第一渦流結構和對應的第一局部速度場，第二方向橫向于第一方向延伸。流動主體還包括一組第二流動控制致動器，該第二流動控制致動器在一排第二致動部位處聯接至流動表面，并被配置為在流體流中產生第二渦流結構和對應的第二局部速度場，其中第二致動部位在第一方向上彼此間隔開，并且定位成在橫向于第一方向延伸的第二方向上與上述一組第一致動部位間隔開。該系統還包括通信地連接至第一流動控制致動器和第二流動控制致動器的控制器。控制器被配置為依據根據本發明的第一方面的方法來控制第一流動控制致動器。即，控制器被配置為控制第一致動器以通過將第一渦流結構引入到流體流中而在沿著第二方向沿著流動表面流動的流體流中產生第一局部速度場，并當第一渦流結構的頭部渦流已經隨著流體流傳送到一排第二開口的下游時，控制第二流動控制致動器以將第二渦流結構引入到第一局部速度場中。

根據本發明的第三方面，提供了一種飛行器，其包括根據第二方面的流動主體系統。流動主體可以形成飛行器的機翼、機翼的一部分、垂直安定面、水平安定面或受到流體流動影響的飛行器的另一結構。