CN102595758A - 介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置及方法，涉及流动控制技术，该装置由多组等离子体激励器、绝缘介质和高压电源组成，用于改善圆柱绕流尾迹区流动，在圆柱背风面适当位置施加一定强度的等离子体激励，通过加速附面层内低速流体的运动，在圆柱尾缘死水区形成射流，可以添平尾迹低速区，进而达到改善尾迹区流场、减小尾迹损失和气动噪声的效果，可用于飞机起落架的减阻和降噪。本发明的介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置，具有结构简单紧凑、反应迅速、能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及流动控制技术领域，是一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置及方法，可改善圆柱绕流尾迹区流动，主要用于航空行业。
背景技术
随着科技进步和生活水平的提高，航空运输因其便捷而越来越受人们的青睐。作为飞机关键部件之一的起落架系统，其工作性能直接影响到飞机起飞、着陆性能与飞行安全，起落架系统在飞机部件中起着至关重要的作用。飞机起落架会带来较大的阻力和气动噪声，特别是在起落架放下过程中气动阻力作负功，如果飞机飞行速度很大，即来流相对速度很大或侧风速度很大时，液压作动筒所提供的液压力达不到所要求的载荷，则起落架可能不能在规定时间内放下到位，或者根本放不下来，这是极其危险的情况。在现代飞机起落架的各个工作部件中，收放机构在使用中发生失效的概率是比较高的。
发明内容
本发明的目的是提供一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置及方法，有助于减小圆柱绕流的流动损失和气动噪声，使飞机起落架减阻和降噪。
为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流的方法，其包括步骤：
a)在圆筒上布置多组等离子体激励器；
b)将圆筒套于飞机起落架轮支柱上部外圆；
c)激励器接通高压电后，将附近空气电离产生等离子体；
d)所产生的等离子体加速附面层内低速气体的运动，添平圆筒绕流的尾迹区，进而达到减小尾迹损失、减小气动噪声的效果。
所述的方法，其所述附面层，为气体与圆筒外表面的接触层。
一种所述的方法使用的介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置，其包括三部分：圆筒、多组等离子体激励器和高压电源；其中，圆筒以绝缘材料制作，是布置等离子体激励器的载体；每组等离子体激励器包括两种电极，两种电极交错布置在圆筒两侧，一种电极接高压电源的高压端，另一种电极接高压电极的接地端，接通高压电后将等离子体激励器附近空气电离，加速附近空气运动而形成射流。
所述的尾缘射流装置，其所述两种电极，其中一种为裸露电极，为多个，共接高压电源的高压端，另一种为掩埋电极，接高压电极的接地端；至少两个裸露电极，分置一掩埋电极两侧。
所述的尾缘射流装置，其所述两种电极，为长方条形，顺圆筒轴向设置，以金属材料：钨、钼、钢、或耐高温合金制作；两种金属电极宽度为1-20mm。
所述的尾缘射流装置，其所述两种电极，每对包括两裸露电极，一掩埋电极，其对数为1-100对，根据圆筒的大小来确定使用的电极数目。
所述的尾缘射流装置，其所述交错布置在圆筒两侧，是两裸露电极位于圆筒外表面，一掩埋电极位于圆筒内表面，每对的等离子体电极交错布置，沿周圆顺序为：一裸露电极、一掩埋电极、再一裸露电极，每对金属电极中掩埋电极与裸露电极之间的间距为0-5mm，且掩埋电极被绝缘材料覆盖。
所述的尾缘射流装置，其所述两种电极顺圆筒轴向设置，使得等离子体诱导流动形成射流的方向与来流方向相同。
所述的尾缘射流装置，其所述绝缘材料，为聚四氟乙烯或耐高温绝缘陶瓷、耐高温绝缘石英玻璃；掩埋电极的绝缘材料覆盖层厚度为0.1-20mm。
采用本发明系统可改善圆柱绕流尾迹区流场，减小圆柱绕流的流动损失和气动噪声。
本发明在减小圆柱绕流损失和气动噪声方面与现在运行的技术有很大的区别：等离子体流动控制是一种基于等离子体气动激励的新概念流动控制技术，等离子体激励以等离子体为载体，对流场施加一种可控的扰动。
本发明的几个创新点体现在：
1)等离子体激励是电激励，没有运动部件；
2)结构简单、功耗低、激励参数容易调节；
3)激励作用频带宽和、响应迅速；
4)不使用时不会带来负面的影响。
附图说明
图1a是本发明的介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置示意图；
图1b是本发明的等离子体激励器布置示意图；
图2是本发明的PIV实验的测量区域；
图3a-3b是本发明的等离子体尾缘射流装置PIV实验结果图片；其中：
图3a是未施加等离子体激励的流线图；
图3b施加19kV等离子体激励的流线图；
图4是本发明的等离子体激励器在飞机起落架上布置的示意图。
附图标记说明：
圆筒1、裸露电极2a、2b、掩埋电极3、高压电源4、高压端5、接地端6、起落架轮支柱7、测量区8、来流9。
具体实施方式
本发明的一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流的方法，包括步骤：
a)在圆筒上布置多组等离子体激励器；
b)将圆筒套于飞机起落架轮支柱上部外圆；
c)激励器接通高压电后，将附近空气电离产生等离子体；
d)所产生的等离子体加速附面层内低速气体的运动，添平圆筒绕流的尾迹区，进而达到减小尾迹损失、减小气动噪声的效果。
附面层，即为气体与圆筒外表面的接触层。
一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置，包括三部分：圆筒、多组等离子体激励器和高压电源；其中，圆筒以绝缘材料制作，是布置等离子体激励器的载体；每组等离子体激励器包括两种电极，两种电极，一种为裸露电极，为二个，共接高压电源的高压端，另一种为一掩埋电极，接高压电极的接地端；两个裸露电极，分置一掩埋电极两侧，构成一对。其对数为1-100对，根据圆筒的大小来确定使用的电极数目。
两种电极，为长方条形，顺圆筒轴向设置，使得等离子体诱导流动形成射流的方向与来流方向相同，以金属材料：钨、钼、钢、或耐高温合金制作；两种金属电极宽度为1-20mm。
两种电极交错布置在圆筒两侧，是两裸露电极位于圆筒外表面，一掩埋电极位于圆筒内表面，每对的等离子体电极交错布置，沿周圆顺序为：一裸露电极、一掩埋电极、再一裸露电极，每对金属电极中掩埋电极与裸露电极之间的间距为0-5mm，且掩埋电极被绝缘材料覆盖。两种电极接通高压电后将等离子体激励器附近空气电离，加速附近空气运动而形成射流。
绝缘材料，采用聚四氟乙烯或耐高温绝缘陶瓷、耐高温绝缘石英玻璃；掩埋电极的绝缘材料覆盖层厚度为0.1-20mm。
下面根据图1至图3a-b，给出本发明一个较好实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
图1是本发明的介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置示意图，其中图1a显示了高压电源4、圆柱1、裸露电极2a、2b和掩埋电极3，图1b给出了等离子体激励器在圆柱上的布置方式。敷设在圆柱两侧的电极，一侧的电极与电源的高压端相连、另一侧的电极与电源的接地端相连。
图2是PIV实验的测量区域。
图3a-b是反应本发明的等离子体尾缘射流装置改善添平尾迹流场的实验图片。这组图片利用粒子图像测速仪(PIV)获得。图3a为不施加等离子体激励时的流线；图3b为施加19kV等离子体激励时的流线。由这组图片可见，施加等离子体激励后，在尾迹区能够看到等离子体诱导出的射流，该射流添平了尾迹区的死水区，由此表明本发明的等离子体尾缘射流装置起到了改善尾迹区流动的效果，可以起到减小流动损失和气动噪声的作用。
图4是本发明的等离子体激励器在飞机起落架上布置的示意图。由图可见等离子体激励器布置在飞机起落架支柱的背风面尾缘附近。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种介质阻挡放电等离子体尾缘射流的方法，其特征在于，包括步骤：
a)在圆筒上布置多组等离子体激励器；
b)将圆筒套于飞机起落架轮支柱上部外圆；
c)激励器接通高压电后，将附近空气电离产生等离子体；
d)所产生的等离子体加速附面层内低速气体的运动，添平圆筒绕流的尾迹区，进而达到减小尾迹损失、减小气动噪声的效果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述附面层，为气体与圆筒外表面的接触层。
3.一种如权利要求1所述的方法使用的介质阻挡放电等离子体尾缘射流装置，其特征在于，包括三部分：圆筒、多组等离子体激励器和高压电源；其中，圆筒以绝缘材料制作，是布置等离子体激励器的载体；每组等离子体激励器包括两种电极，两种电极交错布置在圆筒两侧，一种电极接高压电源的高压端，另一种电极接高压电极的接地端，接通高压电后将等离子体激励器附近空气电离，加速附近空气运动而形成射流。
4.如权利要求3所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述两种电极，其中一种为裸露电极，为多个，共接高压电源的高压端，另一种为掩埋电极，接高压电极的接地端；至少两个裸露电极，分置一掩埋电极两侧。
5.如权利要求3所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述两种电极，为长方条形，顺圆筒轴向设置，以金属材料：钨、钼、钢、或耐高温合金制作；两种金属电极宽度为1-20mm。
6.如权利要求3或4所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述两种电极，每对包括两裸露电极，一掩埋电极，其对数为1-100对，根据圆筒的大小来确定使用的电极数目。
7.如权利要求3或4所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述交错布置在圆筒两侧，是两裸露电极位于圆筒外表面，一掩埋电极位于圆筒内表面，每对的等离子体电极交错布置，沿周圆顺序为：一裸露电极、一掩埋电极、再一裸露电极，每对金属电极中掩埋电极与裸露电极之间的间距为0-5mm，且掩埋电极被绝缘材料覆盖。
8.如权利要求3或5所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述两种电极顺圆筒轴向设置，使得等离子体诱导流动形成射流的方向与来流方向相同。
9.如权利要求3或7所述的尾缘射流装置，其特征在于，所述绝缘材料，为聚四氟乙烯或耐高温绝缘陶瓷、耐高温绝缘石英玻璃；掩埋电极的绝缘材料覆盖层厚度为0.1-20mm。
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