[發明專利]一種用于主動控制的動態渦流發生器

有效

• 申請號: 202110584839.4
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113232837B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 陳肇麟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C23/06
• 分類號: B64C23/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種用于主動控制的動態渦流發生器，屬于流動控制技術領域，采用易于實現的結構來拓展發生器的作用范圍，突破了傳動靜態渦流發生器只能作用于特定工況的局限性。本發明包括：智能梁結構與渦流發生器，通過一定的安裝工藝將渦流發生器布置于智能梁結構表面，根據工況需要在壓電片兩端施加一定的直/交流電壓，從而使梁結構發生靜變形或產生振動，帶動其上端的渦流發生器實現角度、位移的動態變化，以此來構成動態渦流發生器，將其布置于飛機機翼或進氣道等流動控制面上，根據不同的飛行馬赫數、飛行攻角產生相應的作動，從而有效地抑制激波、邊界層干擾下造成的分離問題，同時，該發生器還可采用變頻振動來應對不同工況下的流動分離問題。

技術領域

本發明屬于流動控制領域，尤其涉及一種用于主動控制的動態渦流發生器。

背景技術

飛機在其飛行包線范圍內如果機體表面出現不利的氣流分離，將帶來許多不良后果，為了解決這一問題，通常在其機翼表面布置渦流發生器來有效地阻止各種氣流的過早分離。傳統的渦流發生器實際上是以某一安裝角垂直地安裝在機體表面上的小展弦比小機翼，但是由于其展弦比小，因此翼尖渦的強度相對較強。這種高能量的翼尖渦與其下游的低能量邊界層流動混合后，就把能量傳遞給邊界層，使處于逆壓梯度中的邊界層流場獲得附加能量后能夠繼續貼附在機體表面而不致分離。由于傳統的渦流發生器通常是固定在機翼表面，因此其只能在特定的工況下起作用，針對馬赫數變化、飛行攻角變化等某些特殊情況時其控制效果并不理想。

發明內容

本發明提供了一種用于主動控制的動態渦流發生器，所述發生器布置于飛機機翼或進氣道等流動控制面上，根據不同的飛行馬赫數、飛行攻角產生相應的作動，從而有效地抑制激波、邊界層干擾造成的分離問題，同時該發生器還可采用變頻振動來應對不同工況下的流動分離問題。

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于主動控制的動態渦流發生器，包括智能驅動部、安裝基板（可根據需求選擇安裝在機翼、進氣道等流動控制面處）和流動控制部；

所述的智能驅動部分為前驅動部與后驅動部兩部分，前驅動部和后驅動部均包括智能梁結構、安裝板4、端部轉軸5、軸承3以及彈性元件7，智能梁結構兩端插入端部轉軸5的槽內，端部轉軸5利用軸承3將其安裝于安裝板4之內，在兩安裝板4上套有彈性元件7可為智能梁結構變形提供所需的預壓力，通過安裝板4上的安裝面4.1將前、后驅動部與安裝基板連接。

所述的流動控制部包含渦流發生器2與卡扣8，卡扣8一端與渦流發生器2連接，另一端穿過所述安裝基板上開設的前定位槽1.1與后定位槽1.2后固定于前、后驅動部的智能梁結構上，智能梁結構發生彎曲變形帶動渦流發生器2運動。

以上所述結構中，所述智能梁結構采用壓電智能梁結構、形狀記憶合金或磁致伸縮材料，所述智能梁結構為壓電智能梁結構6，前驅動部的壓電智能梁結構6較短，由2片陶瓷層a6.1與一片基體層a6.2組成，基體層a6.2位于2片陶瓷層a6.1之間；后驅動部的壓電智能梁結構6較長，由4片陶瓷層b6.3與一片基體層b6.4組成，4片陶瓷層左右、上下對稱粘貼于基體層兩表面；壓電智能梁結構6兩端插入端部轉軸5的槽內，端部轉軸5為兩端細中間粗的圓柱結構，利用軸承3將其安裝于安裝板4之內，在兩安裝板4上套有彈性元件7可為壓電智能結構6變形提供所需的預壓力，通過安裝板4上的安裝面4.1將前、后驅動部與機翼基板連接；

前、后兩驅動部上的智能梁結構的安裝布置方式不同，通過不同的變形組合可以使渦流發生器2獲得不同的狀態;通過給智能梁結構施加不同幅值的直流電壓，可以使其產生對應的變形量，從而使布置于其上端的渦流發生器2角度和位移發生變化; 通過給智能梁結構6施加不同頻率的交流電壓，可以使其以一定的頻率產生形變，從而使布置于其上端的渦流發生器2以所需的頻率振動; 通過針對智能梁結構進行設計，改變施加電壓的相位和頻率，可以使智能梁結構以所需的振型振動，從而改變其上端靜態渦流發生器的振動模式。