一種等離子體相變控制進氣道及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有可以控制進氣道氣流流動分離的進氣道，在發(fā)動機進氣道唇口位置和發(fā)生流動分離的彎道處，布置雙極性等離子體激勵器。當氣流流經(jīng)該位置產(chǎn)生流動分離時，開啟雙極性等離子體激勵器，空氣與安放在該位置的雙極性等離子體激勵器接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)。受電場控制，等離子體被吸附于唇口表面向后運動，運動過程中空氣不斷在等離子體態(tài)和氣態(tài)相互轉(zhuǎn)化，完成對唇口氣流的有效控制，減弱甚至是消除氣流的流動分離。本發(fā)明的進氣道具有了對于近壁面氣流的控制能力，可有效的減小氣流的分離情況發(fā)生，提高進氣道工作效率，并且受到等離子體的助燃作用，發(fā)動機燃料更為充分、迅捷，抬升發(fā)動性能、增加發(fā)動機推力。
【專利說明】一種等離子體相變控制進氣道及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動機進氣裝置，具體涉及一種具有可以控制進氣道氣流流動分離的進氣道。

【背景技術(shù)】
[0002]飛行器進氣道是航空推進系統(tǒng)的一個重要組成部分，它是為發(fā)動機提供空氣流量的通道。發(fā)動機進氣道與發(fā)動機的良好匹配工作可以提高飛機戰(zhàn)術(shù)性能。另一方面，飛行器隱身也是各軍事強國競爭追逐的目標。針對這兩方面的要求，S形進氣道是目前一種兩者都可以兼顧的選擇。其二彎道結(jié)構(gòu)可以使雷達波在進氣道內(nèi)經(jīng)過多次反射而衰減，減小發(fā)動機可視面積。
[0003]但是，在實際飛行過程中氣流在進氣道唇口、S形彎道處會有流動分離現(xiàn)象出現(xiàn)，這些流動分離嚴重影響了發(fā)動的性能，造成發(fā)動機喘振、停車甚至是損毀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種具有可以控制進氣道氣流流動分離的進氣道，控制發(fā)動機進氣道氣流流動分離。
[0006]技術(shù)方案
[0007]一種等離子體相變控制進氣道，包括進氣道本體1，其特征在于還包括雙極性等離子體激勵器；發(fā)動機進氣道唇口位置設(shè)有第一雙極性等離子體激勵器2，在發(fā)生流動分離的兩個彎道處分別設(shè)有第二雙極性等離子體激勵器3和第三雙極性等離子體激勵器4 ;所述第一雙極性等離子體激勵器2、第二雙極性等離子體激勵器3和第三雙極性等離子體激勵器4的位置保證該部位的氣流分離點與雙極性等離子體激勵器重合。
[0008]所述雙極性等離子體激勵器的第一級發(fā)射極的安放位置在氣流分離點前。
[0009]一種所述等離子體相變控制進氣道的控制方法，其特征在于:當氣流流經(jīng)唇口時，未施加第一雙極性等離子體激勵器2控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第一雙極性等離子體激勵器2，空氣與安放在唇口表面的第一雙極性等離子體激勵器2接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；當氣流流經(jīng)第二雙極性等離子體激勵器3的彎道時，未施加第二雙極性等離子體激勵器3控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第二雙極性等離子體激勵器3，空氣與安放在彎道的第二雙極性等離子體激勵器3接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；當氣流流經(jīng)第三雙極性等離子體激勵器4的彎道時，未施加第三雙極性等離子體激勵器4控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第三雙極性等離子體激勵器4，空氣與安放在彎道的第三雙極性等離子體激勵器4接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；在運動過程中空氣不斷在等離子體態(tài)和氣態(tài)相互轉(zhuǎn)化，完成對氣流的有效控制，減弱甚至是消除氣流的流動分離。
[0010]有益效果
[0011]本發(fā)明提出的一種具有可以控制進氣道氣流流動分離的進氣道，在發(fā)動機進氣道唇口位置和發(fā)生流動分離的彎道處，布置雙極性等離子體激勵器。當氣流流經(jīng)該位置產(chǎn)生流動分離時，開啟雙極性等離子體激勵器，空氣與安放在該位置的雙極性等離子體激勵器接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)。受電場控制，等離子體被吸附于唇口表面向后運動，運動過程中空氣不斷在等離子體態(tài)和氣態(tài)相互轉(zhuǎn)化，完成對唇口氣流的有效控制，減弱甚至是消除氣流的流動分離。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有的進氣道相比較，基于雙極性等離子體激勵器的相變流動控制進氣道不需要改變其結(jié)構(gòu)形狀，只需要在局部位置進行修改。在改變氣流的相態(tài)進行控制后，進氣道具有了對于近壁面氣流的控制能力，可有效的減小氣流的分離情況發(fā)生，提高進氣道工作效率，并且受到等離子體的助燃作用，發(fā)動機燃料更為充分、迅捷，抬升發(fā)動性能、增加發(fā)動機推力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:等離子體相變控制進氣道結(jié)構(gòu)圖
[0014]圖2:激勵器關(guān)閉時等離子體相變控制進氣道工作示意圖
[0015]圖3:激勵器關(guān)閉時等離子體相變控制進氣道工作示意圖
[0016]1.進氣道本體；2.第一雙極性等離子體激勵器；3.第二雙極性等離子體激勵器；
4.第三雙極性等離子體激勵器；5.進口 ；6.外壁面；7.內(nèi)壁面；8.唇口 ；9.喉道；10.第1彎道；11.中間彎道；12.第2彎道；13.后直段；14.出口；15.唇口分離氣流；16.唇口漩渦；17.第1彎道分離氣流；18.第1彎道漩渦；19.第2彎道分離氣流；20.第2彎道漩渦；
21.唇口受控氣流；22.第1彎道受空氣流；23.第2彎道受控氣流。

【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述:
[0018]基于雙極性等離子體激勵器的相變流動控制進氣道，如圖2所示，進氣道形式為:矩形進氣口 100mm*84mm，圓形出口直徑128mm，由唇口 8、喉道9、第1彎道10、中間彎道11、第2彎道12和后直段13組成。第一雙極性等離子體激勵器2布置于唇口 8處，第二雙極性等離子體激勵器3布置于第1彎道氣流分離區(qū)，第三雙極性等離子體激勵器4布置于第2彎道氣流分離區(qū)。
[0019]當氣流在唇口 8處發(fā)生分離時，唇口分離氣流15氣流遠離唇口 8表面運動，并形成了反向運動的唇口漩渦16，同樣的情況會在第1彎道10和第2彎道12處出現(xiàn)，第1彎道分離氣流17、和第2彎道分離氣流19，遠離駛離進氣道表面，出現(xiàn)反向運動第1彎道漩渦18和第2彎道漩渦20。
[0020]唇口 8處出現(xiàn)的氣流分離會造成唇口氣流擁塞，減小氣流的吸入量，同時氣流流動凌亂影響下游流動的均勻性。開啟第一雙極性等離子體激勵器2后，唇口受控氣流21在唇口 8處受到控制。為獲得大范圍控制角度，第一雙極性等離子體激勵器2的第1級電極的后緣布置于唇口 8前緣前部。唇口分離氣流15在第一雙極性等離子體激勵器2作用下發(fā)生變化，其相態(tài)有氣態(tài)變?yōu)榈入x子體態(tài)，使其獲得電學特性。通過器導電特性，空氣以等離子體態(tài)吸附于第一雙極性等離子體激勵器2表面并向下游運動。再在此過程中，氣流15不斷進行氣態(tài)和等離子體態(tài)轉(zhuǎn)化中完成對于唇口漩渦16的控制作用，最后唇口漩渦16消失或減弱成為唇口受控氣流21。
[0021]同樣第二雙極性等離子體激勵3對第1彎道分離氣流17進行有效控制。第三雙極性等離子體激勵器4對第2彎道分離氣流19進行有效控制。
[0022]經(jīng)過3組激勵器的控制，減弱了氣流的分離情況，氣流在進氣道內(nèi)部可以通暢地向出口方向運動，氣流流動均勻、穩(wěn)定，并且由于等離子體具有的強氧化助燃作用，發(fā)動機燃燒充分、迅速，燃燒效率升高發(fā)動機推力提高。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體相變控制進氣道，包括進氣道本體(1)，其特征在于還包括雙極性等離子體激勵器；發(fā)動機進氣道唇口位置設(shè)有第一雙極性等離子體激勵器(2)，在發(fā)生流動分離的兩個彎道處分別設(shè)有第二雙極性等離子體激勵器(3)和第三雙極性等離子體激勵器(4);所述第一雙極性等離子體激勵器(2)、第二雙極性等離子體激勵器(3)和第三雙極性等離子體激勵器(4)的位置保證該部位的氣流分離點與雙極性等離子體激勵器重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述等離子體相變控制進氣道，其特征在于:所述雙極性等離子體激勵器的第一級發(fā)射極的安放位置在氣流分離點前。
3.—種權(quán)利要求1所述等離子體相變控制進氣道的控制方法，其特征在于:當氣流流經(jīng)唇口時，未施加第一雙極性等離子體激勵器(2)控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第一雙極性等離子體激勵器(2)，空氣與安放在唇口表面的第一雙極性等離子體激勵器(2)接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；當氣流流經(jīng)第二雙極性等離子體激勵器(3)的彎道時，未施加第二雙極性等離子體激勵器(3)控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第二雙極性等離子體激勵器(3)，空氣與安放在彎道的第二雙極性等離子體激勵器(3)接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；當氣流流經(jīng)第三雙極性等離子體激勵器(4)的彎道時，未施加第三雙極性等離子體激勵器(4)控制，氣流產(chǎn)生流動分離時，開啟第三雙極性等離子體激勵器(4)，空氣與安放在彎道的第三雙極性等離子體激勵器(4)接觸并被電離發(fā)生相態(tài)變化成等離子體態(tài)；在運動過程中空氣不斷在等離子體態(tài)和氣態(tài)相互轉(zhuǎn)化，完成對氣流的有效控制，減弱甚至是消除氣流的流動分離。
【文檔編號】F02C7/04GK104314690SQ201410564536
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】郝江南, 高超, 王玉玲, 武斌, 索濤 申請人:西北工業(yè)大學