一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法

本申请涉及主动流动控制，特别是涉及一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法。

背景技术：

1、环量控制是一种飞行器主动流动控制技术，其主要原理是利用coanda效应，通过在机翼后缘处施加切向射流，推迟边界层分离，改变机翼前、后缘的驻点位置，扩大压力包络面积，进而有效提高升力。

2、依据射流产生方式的不同，环量控制技术的激励方式可分为有源和无源两种。有源射流激励需要通过发动机引气、背负气源、轴流风扇等方式来产生足够强度的射流，但此类装置能耗较高，且需要复杂的管路设计，增加了系统的体积与重量，提高了系统整合的复杂度；同时，发动机引气会削弱发动机净推力与负载能力，且存在管路泄露、停车失控的风险，以上难题限制了有源射流环量控制技术的工程应用。基于上述工程瓶颈问题，无源射流环量控制技术应运而生。无源射流环量控制技术中比较典型的是后缘合成射流环量控制，该方法具有全电可控、能耗低、结构紧凑、重量轻、极易实现一体设计的优势，且其控制效费比要比有源定常射流高一个量级，但该种控制方法仍存在控制能力不足、可控速域不高、易压载失效等问题，亟需进一步优化，以突破无源射流环量控制的工程应用瓶颈。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有无源合成射流环量控制技术的不足，将全电可控的合成双射流激励器应用于飞行器机翼，提供一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法。该方法使用的核心部件为合成双射流激励器，合成双射流激励器阵列能够形成多股合成双射流，多股射流相互接力，耦合增强，可对后缘的流动分离进行接力控制，完全抑制了后缘的流动分离，将控制区间由边界层控制阶段推进至超环量控制阶段，极大提升了环量控制能力，将压电式零质量射流环量控制的应用速域由低亚声速拓宽至高亚声速，解决了现有无源合成射流环量控制技术可控速域不高、控制能力不足及易压载失效的工程瓶颈问题。

2、一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法，方法包括：

3、将合成双射流激励器阵列布置在机翼后缘处。

4、电源控制系统根据预设控制指令将机载高压直流电信号转换为高压宽频的交流电信号。

5、合成双射流激励器阵列在交流电信号驱动下协同工作，产生的多股合成双射流互相接力，耦合增强，对后缘的流动分离进行接力控制，完全抑制了后缘的流动分离。

6、合成双射流激励器阵列在与来流的相互作用下，提升coanda表面附近附面层的动量，抑制后缘的流动分离，使coanda曲面上流体运动速度提升，前后缘压差增大，带动吸力面流动速度增加，前缘驻点下移，进而提升了环量与有效攻角；同时，合成双射流激励器阵列通过对外流的裹挟作用，使局部流线发生偏折，增加剖面翼型的有效弯度，实现升力的提升。

7、在其中一个实施例中，合成双射流激励器阵列布置在后缘coanda曲面上，合成双射流激励器阵列沿coanda曲面的流向布置位置、数目、间距依据预设需求进行优化，实现对机翼升力的最佳调控。

8、在其中一个实施例中，合成双射流激励器阵列的射流出口与coanda曲面的夹角小于预设阈值，以保证对流动分离的高效控制。

9、在其中一个实施例中，合成双射流激励器阵列包括若干个合成双射流激励器，合成双射流激励器是一种单膜双腔双出口结构，两个出口之间的间距能根据需求进行调整。

10、在其中一个实施例中，合成双射流激励器的出口形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形或根据需要设计的不同性质的阵列。

11、在其中一个实施例中，合成双射流激励器的出口长度和宽度可依据实际需求进行调整。

12、在其中一个实施例中，合成双射流激励器的出口喉道为收缩形式、扩张形式或收缩-扩张形式。

13、在其中一个实施例中，合成双射流激励器阵列与机翼后缘为一体化结构设计，在机翼表面无任何凸起物，合成双射流激励器的腔体形状根据空间需求设计为任意形状。

14、在其中一个实施例中，电源控制系统根据预设控制指令通过改变驱动电压、驱动频率、调制波形、工作时序以及开启阵列形式，对合成双射流激励器阵列进行协同调控。

15、在其中一个实施例中，对合成双射流激励器阵列沿机翼展向的布置位置、数目及间距根据实际需求进行优化，实现对机翼升力的最佳调控。

16、上述一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法，所述方法包括：将合成双射流激励器阵列布置在机翼后缘处；电源控制系统根据预设控制指令将机载高压直流电信号转换为高压宽频的交流电信号；合成双射流激励器阵列在交流电信号驱动下协同工作，产生的多股合成双射流互相接力，耦合增强，对后缘的流动分离进行接力控制，完全抑制了后缘的流动分离；合成双射流激励器阵列在与来流的相互作用下，提升coanda表面附近附面层的动量，抑制后缘的流动分离，使coanda曲面上流体运动速度提升，前后缘压差增大，带动吸力面流动速度增加，前缘驻点下移，进而提升了环量与有效攻角；同时，合成双射流激励器阵列通过对外流的裹挟作用，使局部流线发生偏折，增加剖面翼型的有效弯度，实现升力的提升。本方法不仅解决了压载失效的工程难题，还可对后缘的流动分离进行接力控制，完全抑制了后缘的流动分离，将控制区间由边界层控制阶段推进至超环量控制阶段，极大提升了环量控制能力，将压电式零质量射流环量控制的应用速域由低亚声速拓宽至高亚声速。

技术特征：

1.一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器阵列布置在后缘coanda曲面上，所述合成双射流激励器阵列沿coanda曲面的流向布置位置、数目、间距依据预设需求进行优化，实现对机翼升力的最佳调控。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器阵列的射流出口与coanda曲面的夹角小于预设阈值，以保证对流动分离的高效控制。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器阵列包括若干个合成双射流激励器，所述合成双射流激励器是一种单膜双腔双出口结构，两个出口之间的间距能根据需求进行调整。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器的出口形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形或根据需要设计的不同性质的阵列。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器的出口长度和宽度可依据实际需求进行调整。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器的出口喉道为收缩形式、扩张形式或收缩-扩张形式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成双射流激励器阵列与机翼后缘为一体化结构设计，在机翼表面无任何凸起物，合成双射流激励器的腔体形状根据空间需求设计为任意形状。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电源控制系统根据预设控制指令通过改变驱动电压、驱动频率、调制波形、工作时序以及开启阵列形式，对所述合成双射流激励器阵列进行协同调控。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述合成双射流激励器阵列沿机翼展向的布置位置、数目及间距根据实际需求进行优化，实现对机翼升力的最佳调控。

技术总结本申请涉及一种适用于机翼的后缘合成双射流阵列环量控制方法。所述方法包括：将合成双射流激励器阵列布置在机翼后缘处；电源控制系统根据预设控制指令将机载高压直流电信号转换为高压宽频的交流电信号；合成双射流激励器阵列在交流电信号驱动下协同工作，产生的多股合成双射流互相接力，耦合增强，对后缘的流动分离进行接力控制，完全抑制了后缘的流动分离；合成双射流激励器阵列通过与来流的相互作用和通过对外流的裹挟作用，将控制区间推进至超环量控制阶段，实现升力的提升，极大提升了环量控制能力，并将压电式零质量射流环量控制的应用速域由低亚声速拓宽至高亚声速，拓宽了零质量射流环量控制的应用速域。技术研发人员：赵志杰,罗振兵,王怡菲,邓雄,刘强,张鉴源受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15