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基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置制造方法

文檔序號(hào):8094781閱讀:300來源:國知局
基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,包括氣源單元、電源單元和合成射流激勵(lì)器,氣源單元包括迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥,電源單元包括熱電轉(zhuǎn)換模塊、輸入電路、高壓電源、高壓直流電路和高壓脈沖電路;合成射流激勵(lì)器包括激勵(lì)器殼體,激勵(lì)器殼體內(nèi)設(shè)有主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極,激勵(lì)器殼體上設(shè)有氣源入口和至少一個(gè)射流出口,主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極分別與電源單元相連,氣源入口與電磁閥之間通過供氣管道連通。本發(fā)明具有環(huán)境適應(yīng)性好、激勵(lì)器腔體冷卻和吸氣復(fù)原的時(shí)間短、激勵(lì)器的工作頻率和響應(yīng)速度高、小型輕量、能夠減小飛行器的熱損傷、將有害熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸婺茉矗芰坷眯矢叩膬?yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高速飛行器內(nèi)外流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù),具體涉及一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]合成射流激勵(lì)器是通過激勵(lì)器出口孔縫向流場(chǎng)中產(chǎn)生連續(xù)不斷射流從而實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)主動(dòng)控制的技術(shù),憑借其響應(yīng)迅速、控制靈活等優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。為了實(shí)現(xiàn)高速、超高速流場(chǎng)的流動(dòng)控制,美國霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室2003年提出了一種基于等離子體的合成射流激勵(lì)器,該激勵(lì)器由一個(gè)帶有出口的殼體及陽極和陰極電極構(gòu)成。其工作周期可分為三個(gè)階段:第一階段為能量沉積階段,通過高壓儲(chǔ)能電源在兩電極間形成火花放電,使腔內(nèi)氣體電離并快速升溫、升壓,形成等離子體;第二階段為射流排出階段,升壓后的氣體通過出口高速噴出,形成用于流場(chǎng)操控的等離子體射流;第三階段為吸氣復(fù)原階段,激勵(lì)器內(nèi)部由于射流的噴出而處于負(fù)壓,使得外部氣體回填,從而準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)工作周期。但是目前此類合成射流激勵(lì)器在用于高速飛行器主動(dòng)流動(dòng)控制方面還存在著以下關(guān)鍵問題:1)供氣難題。由于此類合成射流激勵(lì)器僅靠激勵(lì)器腔體的負(fù)壓自然吸氣,同時(shí)殼體的自然冷卻時(shí)間長,導(dǎo)致吸氣復(fù)原階段時(shí)間較長,工作頻率受限。并且在高速飛行器飛行的近空間低密度大氣環(huán)境下,激勵(lì)器進(jìn)氣量驟減,性能大幅度降低,導(dǎo)致激勵(lì)器的環(huán)境適應(yīng)性較差。2)供電難題。由于實(shí)現(xiàn)高速、超高速流場(chǎng)流動(dòng)控制需要等離子體射流具有相當(dāng)高的能量水平,因此氣體放電過程需要巨大的功率輸入,為了保證激勵(lì)器長時(shí)間、穩(wěn)定工作,高壓儲(chǔ)能電源的體積、重量將會(huì)過大,難以滿足高速飛行器對(duì)于小型化、輕量化的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)境適應(yīng)性好、激勵(lì)器腔體冷卻和吸氣復(fù)原的時(shí)間短、激勵(lì)器的工作頻率和響應(yīng)速度高、小型化、輕量化、能夠減小飛行器的熱損傷、將有害熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸婺茉?,能量利用效率高的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,包括氣源單元、電源單元和合成射流激勵(lì)器,所述氣源單元包括迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥,所述迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥之間通過供氣管道連通,所述迎風(fēng)凹腔設(shè)于所述高能合成射流裝置所在飛行器的頭部;所述合成射流激勵(lì)器包括激勵(lì)器殼體,所述激勵(lì)器殼體內(nèi)設(shè)有呈放射狀依次布置的主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極,所述激勵(lì)器殼體上設(shè)有氣源入口和至少一個(gè)射流出口,所述主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極分別與電源單元相連,所述氣源入口與電磁閥之間通過供氣管道連通;所述電源單元包括熱電轉(zhuǎn)換模塊、輸入電路、高壓電源、高壓直流電路和高壓脈沖電路,所述熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過輸入電路與高壓電源相連,所述高壓電源通過高壓直流電路與主放電電極相連,且所述高壓電源通過高壓脈沖電路分別與點(diǎn)火正極、點(diǎn)火負(fù)極相連。
[0005]優(yōu)選地,所述主放電電極、點(diǎn)火正極之間的夾角為90度,所述點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極之間的夾角為90度,點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極之間的間距小于主放電電極、點(diǎn)火正極之間的間距。
[0006]優(yōu)選地,所述熱電轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)熱電發(fā)電單元,所述熱電發(fā)電單元包括P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元和導(dǎo)電片,所述P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元均相對(duì)所述高能合成射流裝置所在飛行器的熱源垂直布置,所述P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元和N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元之間通過導(dǎo)電片相連,且所述多個(gè)熱電發(fā)電單元之間通過導(dǎo)電片串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接組合構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊。
[0007]優(yōu)選地,所述迎風(fēng)凹腔的唇部為尖形或圓形。
[0008]優(yōu)選地,所述激勵(lì)器殼體為采用玻璃陶瓷或氮化硼陶瓷制作的筒狀結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地,所述主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極為采用鎢或鎢合金制作得到的圓柱形結(jié)構(gòu),且所述主放電電極、點(diǎn)火正極和點(diǎn)火負(fù)極的端部呈楔形。
[0010]優(yōu)選地,所述射流出口的形狀為狹縫形、或直通圓管形、或收縮圓管形、或擴(kuò)張圓管形、或拉法爾噴管形。
[0011 ] 本發(fā)明基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置具有下述優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明的氣源單元包括迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥,迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥之間通過供氣管道連通,迎風(fēng)凹腔設(shè)于高能合成射流裝置所在飛行器的頭部,充分利用迎風(fēng)凹腔收集外部高速來流氣體(即高超聲速流),在集氣罐內(nèi)將高速來流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為罐內(nèi)氣體的勢(shì)能,為合成射流激勵(lì)器穩(wěn)定供氣增壓,解決了稀薄氣體環(huán)境下激勵(lì)器進(jìn)氣量驟減的難題,使得激勵(lì)器具有更好的環(huán)境適應(yīng)性;與負(fù)壓自然吸氣方式相比,本發(fā)明可以大大縮短激勵(lì)器腔體冷卻和吸氣復(fù)原的時(shí)間,從而大幅度提高激勵(lì)器的工作頻率和響應(yīng)速度。
[0012]2、本發(fā)明的電源單元包括熱電轉(zhuǎn)換模塊、輸入電路、高壓電源、高壓直流電路和高壓脈沖電路,熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過輸入電路與高壓電源相連,高壓電源通過高壓直流電路與主放電電極相連,且高壓電源通過高壓脈沖電路分別與點(diǎn)火正極、點(diǎn)火負(fù)極相連,無需外部高壓儲(chǔ)能電源,有效利用高速飛行器工作過程中氣動(dòng)加熱產(chǎn)生的豐富熱能,有利于實(shí)現(xiàn)電源的小型化、輕量化。
[0013]3、本發(fā)明的氣源單元和電源單元都是基于飛行器上高超聲速流以及熱量的綜合利用,無需額外能源和氣源,通過能量綜合利用將高速來流轉(zhuǎn)化為高能合成射流,通過高超聲速流氣動(dòng)力增壓供氣和氣動(dòng)熱轉(zhuǎn)化功能實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用,從而解決有效解決上述供氣與供電難題、利用三電極的等離子體合成射流激勵(lì)器產(chǎn)生高能合成射流、可用于高速飛行器內(nèi)外流場(chǎng)的主動(dòng)流動(dòng)控制,是一種全新的“零能耗”、“零質(zhì)量”的合成射流技術(shù)。
[0014]4、本發(fā)明的氣源單元包括迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥,迎風(fēng)凹腔、集氣罐和電磁閥之間通過供氣管道連通,迎風(fēng)凹腔設(shè)于高能合成射流裝置所在飛行器的頭部,位于飛行器頭部的迎風(fēng)凹腔能夠降低頭部的氣動(dòng)加熱,減小飛行器的熱損傷;此外熱電轉(zhuǎn)換模塊對(duì)于飛行器氣動(dòng)熱集中處也具有一定散熱作用,能夠?qū)⒂泻崃哭D(zhuǎn)變?yōu)橛幸婺茉矗岣吣芰坷眯省?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于飛行器頭部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中熱電轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖例說明:1、氣源單元;11、迎風(fēng)凹腔;12、集氣罐;13、電磁閥;14、供氣管道;2、電源單元;21、熱電轉(zhuǎn)換模塊;22、輸入電路;23、高壓電源;24、高壓直流電路;25、高壓脈沖電路;26、熱源;27、P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元;28、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元;29、導(dǎo)電片;3、合成射流激勵(lì)器;31、激勵(lì)器殼體;32、主放電電極;33、點(diǎn)火正極;34、點(diǎn)火負(fù)極;35、氣源入口 ;36、射流出口。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1和圖2所示,本實(shí)施例基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置包括氣源單元1、電源單元2和合成射流激勵(lì)器3,氣源單元I包括迎風(fēng)凹腔11、集氣罐12和電磁閥13,迎風(fēng)凹腔11、集氣罐12和電磁閥13之間通過供氣管道14連通,迎風(fēng)凹腔11設(shè)于高能合成射流裝置所在飛行器的頭部;合成射流激勵(lì)器3包括激勵(lì)器殼體31,激勵(lì)器殼體31內(nèi)設(shè)有呈放射狀依次布置的主放電電極32、點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34,激勵(lì)器殼體31上設(shè)有氣源入口 35和一個(gè)射流出口 36,主放電電極32、點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34分別與電源單元2相連,氣源入口 35與電磁閥13之間通過供氣管道14連通;電源單元2包括熱電轉(zhuǎn)換模塊21、輸入電路22、高壓電源23、高壓直流電路24和高壓脈沖電路25,熱電轉(zhuǎn)換模塊21的輸出端通過輸入電路22與高壓電源23相連,高壓電源23通過高壓直流電路24與主放電電極32相連,且高壓電源23通過高壓脈沖電路25分別與點(diǎn)火正極33、點(diǎn)火負(fù)極34相連。本實(shí)施例的氣源單元I所使用的工作氣源不是由高壓氣瓶提供,而是借助飛行器飛行過程中產(chǎn)生的高超聲速流,通過“沖壓集氣原理”直接從高空大氣中獲得,迎風(fēng)凹腔11可以具有不同的口徑和深徑比,其中深徑比越大,對(duì)氣動(dòng)加熱量的降低效果越好,凹腔直徑越大,沖壓集氣量越大,高超聲速流首先通過迎風(fēng)凹腔11收集進(jìn)入集氣罐12,集氣罐12內(nèi)的高壓氣體必須經(jīng)由電磁閥13進(jìn)入合成射流激勵(lì)器3的內(nèi)腔,電磁閥13僅在激勵(lì)器吸氣復(fù)原階段打開,當(dāng)合成射流裝置不工作時(shí),電磁閥13處于常閉狀態(tài),由于電磁閥13處于常閉狀態(tài),使得集氣罐12與合成射流激勵(lì)器3的腔體之間形成較大的壓力差,并且使得高溫區(qū)僅限于迎風(fēng)凹腔11的唇口,迎風(fēng)凹腔11底部的溫度很低,故集氣罐12的壁溫也不會(huì)升高,因此集氣罐12內(nèi)的氣體可以作為高壓低溫氣源使用,從而實(shí)現(xiàn)了高超聲速流的能量利用,而且由于不需要高壓氣瓶,這種供氣方式大大減小了飛行器所需攜帶的重量,能夠達(dá)到零能耗零質(zhì)量的效果。在飛行器高超聲速飛行過程中,飛行器頭部和機(jī)身某些部位由于高速來流巨大的氣動(dòng)加熱作用將具有很高的溫度,熱電轉(zhuǎn)換模塊21安裝于高能合成射流裝置所在飛行器的頭部或機(jī)身氣動(dòng)熱較大處,通過熱電轉(zhuǎn)換將飛行器的頭部或機(jī)身氣動(dòng)熱較大處熱能轉(zhuǎn)化為電能,形成電勢(shì)差,且將熱電轉(zhuǎn)換模塊21得到的電能通過輸入電路22儲(chǔ)存到高壓電源23,高壓電源23對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行升壓、濾波及整流,從而為合成射流激勵(lì)器3提供兩路電源信號(hào),一路為頻率可調(diào)的高壓脈沖電路25,另一路為電壓和電流可調(diào)的高壓直流電路24,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛行器頭部或機(jī)身氣動(dòng)熱較大處的熱量進(jìn)行綜合利用來實(shí)現(xiàn)對(duì)主放電電極32、點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34三者的供電。
[0019]本實(shí)施例中,迎風(fēng)凹腔11、集氣罐12之間的供氣管道14上設(shè)有單向閥15。來自迎風(fēng)凹腔11的高超聲速流會(huì)經(jīng)過單向閥15進(jìn)入集氣罐12,由于單向閥15的單向?qū)ㄌ匦?,因此能夠防止集氣?2中高壓氣體逆向流出,造成壓力損失。
[0020]本實(shí)施例中,主放電電極32、點(diǎn)火正極33之間的夾角為90度,點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34之間的夾角為90度,點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34之間的間距小于主放電電極32、點(diǎn)火正極33之間的間距。
[0021]迎風(fēng)凹腔11的唇部可以根據(jù)需要設(shè)置為尖形或圓形。本實(shí)施例中,迎風(fēng)凹腔11的唇部為圓形,圓形的唇部可消除回流區(qū)并減少腔體內(nèi)部加熱量;此外,迎風(fēng)凹腔11若采用尖形,尖形的唇部會(huì)在飛行器頭部產(chǎn)生回流區(qū)以減小頭部外表面氣動(dòng)加熱量。
[0022]本實(shí)施例中,激勵(lì)器殼體31為采用玻璃陶瓷或氮化硼陶瓷制作的筒狀結(jié)構(gòu)。玻璃陶瓷或氮化硼陶瓷具有絕緣良好、可機(jī)加工的優(yōu)點(diǎn),絕緣性能可靠,加工方便。
[0023]本實(shí)施例中,主放電電極32、點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34為采用鎢或鎢合金制作得到的圓柱形結(jié)構(gòu),鎢或鎢合金耐電弧燒蝕,使用壽命長,且主放電電極32、點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34的端部呈楔形,端部呈楔形能夠降低所需的擊穿電壓,從而對(duì)電源單元2的要求更低。
[0024]本實(shí)施例中,射流出口 36的數(shù)量為一個(gè),此外也可以根據(jù)需要采用更多數(shù)量的射流出口 36,同時(shí)射流出口 36的形狀可以根據(jù)需要選擇狹縫形、或直通圓管形、或收縮圓管形、或擴(kuò)張圓管形、或拉法爾噴管形。本實(shí)施例中,射流出口 36的形狀直通圓管形,直徑Φ 2mm,可根據(jù)需要選擇設(shè)置不同的側(cè)傾角或俯仰角。
[0025]如圖1和圖2所示,熱電轉(zhuǎn)換模塊21包括多個(gè)熱電發(fā)電單元,熱電發(fā)電單元包括P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28和導(dǎo)電片29,P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28均相對(duì)高能合成射流裝置所在飛行器的熱源26垂直布置,P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27和N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28之間通過導(dǎo)電片29相連,且多個(gè)熱電發(fā)電單元之間通過導(dǎo)電片29串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接組合構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊21。電源單元2的關(guān)鍵部分是熱電轉(zhuǎn)換模塊21,P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28均采用高溫時(shí)熱電品質(zhì)因子(ZT值)較大的SiGe合金或NaCoO4或梯度結(jié)構(gòu)熱電材料制成,且分別通過不同的制備工藝得到N型和P型兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料。
[0026]熱電轉(zhuǎn)換模塊21的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)換工作原理如下:N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28中空穴為少子,自由電子為多子,導(dǎo)電的載流子主要是自由電子;P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27中空穴為多子,自由電子為少子,導(dǎo)電的載流子主要是空穴。P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28均相對(duì)高能合成射流裝置所在飛行器的熱源26垂直布置,當(dāng)對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換模塊21兩端尚未建立起溫差時(shí),P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28的載流子為均勻分布;一旦熱電轉(zhuǎn)換模塊21兩端的溫度梯度建立后,處于熱端的載流子就具有較大的動(dòng)能,趨于向冷端擴(kuò)散并在冷端堆積,使得冷端的載流子數(shù)目多于熱端,這種電荷的堆積將使材料內(nèi)的電中性遭到破壞。另一方面,電荷在冷端的堆積導(dǎo)致在材料內(nèi)建立一個(gè)自建電場(chǎng),以阻止熱端載流子向冷端的進(jìn)一步擴(kuò)散,當(dāng)載流子的運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí),材料內(nèi)無凈電荷的定向移動(dòng),此時(shí)在材料兩端形成的電勢(shì)差就是Seebeck電勢(shì)。對(duì)于N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28,自由電子作為載流子將在冷端堆積,使得冷端帶有負(fù)電荷;對(duì)于P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27,空穴作為載流子將在冷端堆積,使得冷端帶有正電荷,因此將P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元27、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元28放置于高能合成射流裝置所在飛行器的熱源26處,并用導(dǎo)電片29連接,便可利用溫差發(fā)電。
[0027]本實(shí)施例的合成射流激勵(lì)器3的工作過程如下:第一階段(能量沉積階段):高壓脈沖電路25通過點(diǎn)火正極33和點(diǎn)火負(fù)極34輸出高達(dá)數(shù)十千伏的電壓用于空氣的擊穿,建立導(dǎo)電通道并引燃電弧,高壓直流電路24用于空氣擊穿后通過主放電電極32產(chǎn)生火花放電與注入功率,火花放電會(huì)對(duì)合成射流激勵(lì)器3腔體內(nèi)的空氣產(chǎn)生快速的氣體加熱效應(yīng)。第二階段(射流排出階段):高速射流從射流出口 36噴出。第三階段(吸氣復(fù)原階段):電磁閥13打開,將集氣罐12內(nèi)的高壓低溫氣體注入合成射流激勵(lì)器3的腔體內(nèi),使合成射流激勵(lì)器3腔體內(nèi)的氣體迅速稠密化,大大提高腔體的回填速率,迅速為進(jìn)入下一個(gè)工作周期做好準(zhǔn)備;吸氣復(fù)原完成后,電磁閥13關(guān)閉,合成射流激勵(lì)器3再次點(diǎn)火進(jìn)入下一個(gè)工作周期。
[0028]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例,凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:包括氣源單元(I)、電源單元(2)和合成射流激勵(lì)器(3 ),所述氣源單元(I)包括迎風(fēng)凹腔(11)、集氣罐(12)和電磁閥(13),所述迎風(fēng)凹腔(11)、集氣罐(12)和電磁閥(13)之間通過供氣管道(14)連通,所述迎風(fēng)凹腔(11)設(shè)于所述高能合成射流裝置所在飛行器的頭部;所述合成射流激勵(lì)器(3 )包括激勵(lì)器殼體(31 ),所述激勵(lì)器殼體(31)內(nèi)設(shè)有呈放射狀依次布置的主放電電極(32)、點(diǎn)火正極(33)和點(diǎn)火負(fù)極(34),所述激勵(lì)器殼體(31)上設(shè)有氣源入口(35)和至少一個(gè)射流出口( 36 ),所述主放電電極(32 )、點(diǎn)火正極(33 )和點(diǎn)火負(fù)極(34 )分別與電源單元(2)相連,所述氣源入口(35)與電磁閥(13)之間通過供氣管道(14)連通;所述電源單元(2)包括熱電轉(zhuǎn)換模塊(21)、輸入電路(22)、高壓電源(23)、高壓直流電路(24)和高壓脈沖電路(25),所述熱電轉(zhuǎn)換模塊(21)的輸出端通過輸入電路(22)與高壓電源(23)相連,所述高壓電源(23 )通過高壓直流電路(24 )與主放電電極(32 )相連,且所述高壓電源(23 )通過高壓脈沖電路(25)分別與點(diǎn)火正極(33)、點(diǎn)火負(fù)極(34)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述迎風(fēng)凹腔(11)、集氣罐(12)之間的供氣管道(14)上設(shè)有單向閥(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述主放電電極(32)、點(diǎn)火正極(33)之間的夾角為90度,所述點(diǎn)火正極(33)和點(diǎn)火負(fù)極(34)之間的夾角為90度,點(diǎn)火正極(33)和點(diǎn)火負(fù)極(34)之間的間距小于主放電電極(32)、點(diǎn)火正極(33)之間的間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述熱電轉(zhuǎn)換模塊(21)包括多個(gè)熱電發(fā)電單元,所述熱電發(fā)電單元包括P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(27 )、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(28 )和導(dǎo)電片(29 ),所述P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(27)、N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(28)均相對(duì)所述高能合成射流裝置所在飛行器的熱源(26)垂直布置,所述P型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(27)和N型熱電轉(zhuǎn)換材料單元(28)之間通過導(dǎo)電片(29)相連,且所述多個(gè)熱電發(fā)電單元之間通過導(dǎo)電片(29)串聯(lián)、或者并聯(lián)、或者串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式連接組合構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述迎風(fēng)凹腔(11)的唇部為尖形或圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述激勵(lì)器殼體(31)為采用玻璃陶瓷或氮化硼陶瓷制作的筒狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述主放電電極(32)、點(diǎn)火正極(33)和點(diǎn)火負(fù)極(34)為采用鎢或鎢合金制作得到的圓柱形結(jié)構(gòu),且所述主放電電極(32)、點(diǎn)火正極(33)和點(diǎn)火負(fù)極(34)的端部呈楔形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于高超聲速流能量利用的零能耗零質(zhì)量合成射流裝置,其特征在于:所述射流出口(36)的形狀為狹縫形、或直通圓管形、或收縮圓管形、或擴(kuò)張圓管形、或拉法爾噴管形。
【文檔編號(hào)】H05H1/34GK104202898SQ201410324990
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】羅振兵, 夏智勛, 王林, 周巖, 劉冰 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
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