CN105015764B - 应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判定方法 - Google Patents

Abstract

应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判定方法。流动控制的目的是防止流动分离、减小阻力。应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，其组成包括：等离子体激励器（1）、压力传感器、控制系统（3）、等离子体电源（4），等离子体激励器安装于机翼的表面；压力传感器有两个，特征监测点压力传感器（5）安装于机翼内用于测量特征监测点速压，来流压力传感器（2）安装于机翼前面用于测量来流速压；等离子体激励器电连接于等离子体电源；机翼表面特征监测点和来流总压测量点由测压管连接于机翼内的监测点压力传感器；压力传感器、等离子体电源分别电连接于控制系统。本发明应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判定方法。

Description

应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判定方法

技术领域：

本发明涉及一种应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判定方法。

背景技术：

飞行器流动控制的目的是增加飞行器的升力、减小阻力、提高升/阻比，从而改善飞行器的气动特性；对于汽车、高速列车、风力发电机等民用设施而言，流动控制的主要目的是防止流动分离、减小阻力等；流动控制分为主动流动控制和被动流动控制，被动流动控制只能针对特定的条件有效，其他条件下可能起到发作用，应用范围较窄；而主动流动控制则不然，可以根据事先设定的条件实施控制，也可以根据翼面的流动情况施加控制；在主动流动控制技术中，等离子体流动控制技术具有结构简单、不影响气动外形、重量轻、作用频带宽、响应迅速、能耗较低、可靠性强等优点，受到了国内外研究机构的普遍关注，其控制理论和控制技术得到快速发展，突破了飞机起飞/着陆、大迎角飞行等飞行风速状态翼面流动分离控制的关键技术，具备了开展样机飞行试验验证的基本条件，而本发明正是根据等离子体流动控制技术的发展需要而发展起来的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种应用于等离子体抑制流动分离的控制装置及判

定方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，其组成包括：等离子体激励器、压力传感器、控制系统、等离子体电源，所述的等离子体激励器安装于机翼的表面；所述的压力传感器有两个，特征监测点压力传感器安装于机翼内用于测量特征监测点速压，来流压力传感器安装于机翼前面用于测量来流速压；所述的等离子体激励器电连接于等离子体电源；机翼表面特征监测点和来流总压测量点由测压管连接于机翼内的监测点压力传感器；所述的压力传感器、等离子体电源分别电连接于控制系统。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的特征监测点位于模型即将失速时对应的分离点位置，对于飞行器，特征点位于机翼50%半展长、距离机翼前缘95%当地弦长处。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的特征监测点压力传感器为压差传感器，两端分别测量来流总压和翼面特征监测点静压，直接输出特征监测点速压。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的控制系统，能够将采集的来流速压和特征监测点速压进行处理，根据公式计算出无量纲量作为判据，并根据判据控制等离子体电源。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的控制系统，对电源实施控制时，控制电源输出电压范围为6～12KV。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置的判定方法，利用所述

的来流压力传感器实时采集来流速压；其特征监测点压力传感器实时采集翼面特征监测点的速压；控制系统根据采集的数据和提出的流动控制判定方法计算出无量纲判据，若判据满足控制条件则施加等离子体控制，若判据不满足则不施加等离子体控制或取消等离子体控制；利用等离子体电源为等离子体激励器供电，电源的工作受控制系统控制；即利用本发明的控制装置实时监测来流和翼面特征监测点的速压，计算出无量纲的判定参数Cp；当Cp≤0.3，说明流动已分离，需要施加等离子体控制，控制系统会控制等离子体电源开始工作，并将工作电压提高到6KV，若Cp依然不大于0.3，控制系统会提高电压，直到12KV；若Cp>0.3，说明流动没有分离，不需要施加控制，或者分离已经得到抑制，可以解除等离子体控制。

所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置的判定方法，流动控制判定方法对应的公式为：Cp=p1/p0，式中p0为来流速压，p1为特征监测点速压，Cp的临界值取0.3。

本发明的有益效果：

1.本发明的控制装置可以实时监测来流和翼面特征监测点的速压，根据

来流速压和翼面特征监测点速压计算得出无量纲变量，表达式为：

Cp=p1/p0-1，式中p0为来流速压，p1为特征监测点速压，Cp的临界值取0.3。

本发明所采用的流动分离的判定方法简单，所需参数易于测量；控制装置的硬件便于集成、容易搭建。

本发明主要应用于等离子体流动控制技术，通过测量得到监测点和来流速压，计算出无量纲量作为等离子体流动控制的判据，真正实现了对流动分离主动流动控制。

本发明提供的控制装置和判定方法已经实现了等离子体抑制流动分离的风洞试验验证，实现了对翼型和飞机模型翼面流动分离的实时监测与控制。

本发明提出的流动分离判定方法和控制装置思路新颖，结构简单，易于实现，在等离子体流动控制技术快速发展并即将应用的环境下，本发明的内容更具实用价值。

附图说明：

附图1是本发明的结构原理示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，其组成包括：等离子体激励器1、压力传感器、控制系统3、等离子体电源4，所述的等离子体激励器安装于机翼的表面；所述的压力传感器有两个，特征监测点压力传感器5安装于机翼内用于测量特征监测点速压，来流压力传感器2安装于机翼前面用于测量来流速压；所述的等离子体激励器电连接于等离子体电源；机翼表面特征监测点和来流总压测量点由测压管连接于机翼内的监测点压力传感器；所述的压力传感器、等离子体电源分别电连接于控制系统。

实施例2：

根据实施例1所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的特征监测点位于模型即将失速时对应的分离点位置，对于飞行器，特征点位于机翼50%半展长、距离机翼前缘95%当地弦长处。

实施例3：

根据实施例1所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的特征监测点压力传感器为压差传感器，两端分别测量来流总压和翼面特征监测点静压，直接输出特征监测点速压。

实施例4：

根据实施例1所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的控制系统，能够将采集的来流速压和特征监测点速压进行处理，根据公式计算出无量纲量作为判据，并根据判据控制等离子体电源。

实施例5：

根据实施例1所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置，所述的控制系统，对电源实施控制时，控制电源输出电压范围为6～12KV。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置的判定方法，利用所述的来流压力传感器实时采集来流速压；其特征监测点压力传感器实时采集翼面特征监测点的速压；控制系统根据采集的数据和提出的流动控制判定方法计算出无量纲判据，若判据满足控制条件则施加等离子体控制，若判据不满足则不施加等离子体控制或取消等离子体控制；利用等离子体电源为等离子体激励器供电，电源的工作受控制系统控制；即利用本发明的控制装置实时监测来流和翼面特征监测点的速压，计算出无量纲的判定参数Cp；当Cp≤0.3，说明流动已分离，需要施加等离子体控制，控制系统会控制等离子体电源开始工作，并将工作电压提高到6KV，若Cp依然不大于0.3，控制系统会提高电压，直到12KV；若Cp>0.3，说明流动没有分离，不需要施加控制，或者分离已经得到抑制，可以解除等离子体控制。

实施例7：

根据实施例6所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置的判定方法，流动控制判定方法对应的公式为：Cp=p1/p0，式中p0为来流速压，p1为特征监测点速压，Cp的临界值取0.3。

Claims (1)

1.一种应用于等离子体抑制流动分离的控制装置的控制判定方法，其特征是：所述的应用于等离子体抑制流动分离的控制装置组成包括等离子体激励器、压力传感器、控制系统、等离子体电源，所述的等离子体激励器安装于机翼的表面；所述的压力传感器有两个，特征监测点压力传感器安装于机翼内用于测量特征监测点速压，来流压力传感器安装于机翼前面用于测量来流速压；所述的等离子体激励器电连接于等离子体电源；机翼表面特征监测点和来流总压测量点由测压管连接于机翼内的监测点压力传感器；所述的压力传感器、等离子体电源分别电连接于控制系统；

所述的特征监测点位于模型即将失速时对应的分离点位置，对于飞行器，特征点位于机翼50%半展长、距离机翼前缘95% 当地弦长处；

所述的特征监测点压力传感器为压差传感器，两端分别测量来流总压和翼面特征监测点静压，直接输出特征监测点速压；

所述的控制系统将采集的来流速压和特征监测点速压进行处理，根据计算出的无量纲量作为判据，并根据判据控制等离子体电源；

所述的控制系统，对电源实施控制时，控制电源输出电压范围为6 ～ 12KV；

利用所述的来流压力传感器实时采集来流速压；其特征监测点压力传感器实时采集翼面特征监测点的速压；控制系统根据采集的数据和提出的流动控制判定方法计算出无量纲判据，若判据满足控制条件则施加等离子体控制，若判据不满足则不施加等离子体控制或取消等离子体控制；利用等离子体电源为等离子体激励器供电，电源的工作受控制系统控制；实时监测来流和翼面特征监测点的速压，计算出无量纲的判定参数Cp ；当Cp ≤ 0.3，说明流动已分离，需要施加等离子体控制，控制系统会控制等离子体电源开始工作，并将工作电压提高到6KV，若Cp 依然不大于0.3，控制系统会提高电压，直到12KV ；若Cp>0.3，说明流动没有分离，不需要施加控制，或者分离已经得到抑制，可以解除等离子体控制；

流动控制判定方法对应的公式为：Cp=p1/p0，式中p0 为来流速压，p1 为特征监测点速压，Cp 的临界值取0.3。