一种动压式等离子体合成射流发生器制造技术

一种动压式等离子体合成射流发生器，涉及一种射流发生装置。该装置利用前方来流动压，将高速来流经过引气管道与单向阀引进等离子体发生器腔内，提高腔内压力，同时在腔内通过高压放电产生高温等离子体，使腔内气体受热膨胀并在射流出口处产生高速射流。本装置设有等离子体发生器、引气管道、单向阀和高压脉冲电源，其中等离子体发生器由阴电极、阳电极和发生器腔体组成，发生器腔体上设有来流入口、射流出口和电极插入孔。本装置具有结构简单、重量轻、成本低以及在产生高速射流的同时对飞行器气动外形几乎没有影响等优点。除此之外，本装置还可以通过改变加载的电参数对射流速度进行一定范围内的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种动压式等离子体合成射流发生器
本专利技术涉及一种动压式等离子体合成射流发生器，是一种利用来流动压和高温等离子体产生高速合成射流的发生器。技术背景合成射流可以被应用于主动流动控制，通过小尺度和局部的能量注入，对流动进行控制。与传统的控制技术相比，运用合成射流的主动控制技术能够对复杂的动态过程进行精确的相位控制。合成射流激励器体积小，结构简单，重量轻，没有复杂的机械结构，可以根据需求布置在各种飞行器的各种位置，以达到最佳控制效果。现有的合成射流发生器产生的射流能量都完全取决于电源功率，想要获得较高的射流能量就需要大功率的电源，这将使得整套设备变得十分庞大与复杂。除了合成射流，目前在飞行器上产生射流的方式还有从前缘引气、从发动机压气机若干级后引气形成射流等方式，这些方法的优点在于射流能量较大，且结构更为简单，不需要电源等设备，但是需要某些复杂的机械装置，如管道、泵等，同时会消耗发动机的功率，降低效率。公开号为CN106741922的专利技术专利申请公开了一种旋翼噪声抑制方法，它的原理是通过在桨尖前缘开孔的方式将旋翼前缘的气流引到桨尖端面，产生高速射流来削弱桨尖涡强度。这种只靠来流动压获得射流的方法的副作用是使旋翼效率大幅下降。公开号为CN103501572A的专利技术专利申请公开了一种射流式等离子体激励器及其控制方法，它的原理是在密闭的石英管上开设一组小孔作为射流出口，腔体两端分别插入电极并保持一定间距，电极连接纳秒电源的两极，接通电流后，两电极之间产生电弧放电，石英管内空气受热膨胀，由射流出口产生射流。这种形式的射流发生器产生的射流速度较低。公开号为CN104320900A的专利技术专利申请公开了一种补气式等离子体射流发生器，它的原理是在等离子体射流发生器上安装一个与腔体相通的补气单向阀，补气单向阀可以加快放电间隙时腔内气压恢复的速度，进而提高等离子体合成射流的速度。这种形式的射流发生器产生的射流速度同样难以大幅提高。公开号为CN102014567B的专利技术专利申请公开了一种动压式合成射流激励器，它的原理是在平行于流动方向的腔体壁面上设置动压进口，利用外部高速来流所具有的动能加速稀薄气体下激励器的介质回填，提高激励器的射流量和、工作频率及响应速度。这种合成射流激励器只能应用于高超声速稀薄气体下，且射流能量受限于电源功率。公开号为CN104202898A的专利技术专利申请公开了一种基于高超声速流能量利用的零耗能零质量合成射流装置，它的原理是利用高超声速来流的动压来加速合成射流激励器的介质回填，同时利用激励器壳体气动加热产生的热能，通过热电转换模块为激励器供电。这种合成射流装置同样只能应用于高超声速条件下，且射流能量受限于热电转换模块功率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动压式等离子体合成射流发生器，该装发生器能够在不影响飞行器气动外形的前提下提供高速射流。本专利技术所述的动压式等离子体合成射流发生器设有等离子体发生器、引气管道、单向阀和高压脉冲电源，其中等离子体发生器由发生器腔体、阴电极和阳电极组成，发生器腔体上设有来流入口、射流出口和两个电极插入孔。前方来流通过驻点处进气小孔进入引气管道后，经单向阀进入发生器腔体，提高腔内压力，同时电极放电产生高温等离子体，气体受热瞬间膨胀并从射流出口喷出，形成高速射流。相比于目前存在的其他产生射流的装置与方法，本专利技术所提出的机载高速合成射流装置具有以下优点：1.能在较大的来流速度和气压范围内正常工作，且来流速度越大则腔内压力越大，产生的射流速度也越快。2.可以在电源功率较小的条件下产生高速射流，同时避免了大量引气造成的效率损失。3.本装置可以通过改变加载电参数对射流速度进行一定范围内的控制。附图说明图1为动压式等离子体合成射流发生器结构图图2不同压力下出口射流速度对比图具体实施方式：图1所示为本专利技术所述的动压式等离子体合成射流发生器的结构图，包括引气管道1，单向阀2，发生器腔体3，放电电极4、脉冲高压电源5、射流出口6和来流入口7。所述引气管道1内部光滑，一端与布置在前缘驻点上的小孔(未图示)连接，另一端连通单向阀2的入口，用于将来流V1引入单向阀。所述单向阀2入口与引气管道相连通，出口连接等离子体发生器的来流入口7，用于将来自引气管道的气体引入发生器腔体，提高腔内压力，同时防止气体逆流进入引气管道。所述发生器腔体3是由耐高温绝缘材料制成的密闭腔体，腔体壁面上设置有来流入口7、射流出口6以及电极插入孔(未图示，电极4已插入)，气流由来流入口进入发生器腔体3并使腔内压力升高，腔内气体经放电产生的高温等离子体加热，膨胀后由射流出口喷射而出，形成高速射流V2。放电电极4通过电极插入孔插入发生器腔体3，电极与腔体之间使用耐高温硅胶来固定并保证气密性。所述放电电极4由钨铜合金制成，电极分为阳极与阴极，分别与高压脉冲电源5的输出端相连接，电极间距需根据所使用电源参数进行设计。针对上述结构的动压式等离子体合成射流发生器工作成效的验证试验方法为：采用在单向阀入口处通过细长管提高进口压力的方法来模拟来流驻点动压，分别在单向阀入口处施加0kPa、3kPa、7kPa、11kPa和15kPa的压力；电源对等离子体合成射流发生器加载激励电压为22kV,激励信号频率为150hz，占空比为15％；单向阀入口直径3mm，射流出口直径1mm。使用U形管测量射流平均速度。试验结果如图2所示。图2的横坐标为对单向阀入口加载的进口压力P(单位：kPa)，纵坐标为射流速度V(单位：m/s)。从图2中的曲线可以看出在加载电压与激励信号不变的条件下，提高单向阀入口压力(即来流动压增大)能够显著提高射流速度。这表明来流速度越高时，本申请专利技术的动压式等离子体合成射流激励器产生的射流速度越高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动压式等离子体合成射流发生器，其特征在于设有等离子体发生器、引气管道、单向阀和高压脉冲电源；等离子体发生器由发生器腔体、阴电极和阳电极组成；发生器腔体壁上设有来流入口、射流出口和两个电极插入孔。

【技术特征摘要】
1.一种动压式等离子体合成射流发生器，其特征在于设有等离子体发生器、引气管道、单向阀和高压脉冲电源；等离子体发生器由发生器腔体、阴电极和阳电极组成；发生器腔体壁上设有来流入口、射流出口和两个电极插入孔。2.如权利要求1所述的一种动压式等离子体合成射流发生器，其特征在于，所述引气管道的入口小孔最好布置在来流的驻点处，且面向来流，管孔形状不限，来流速度不限。3.如权利要求1所述的一种动压式等离子体合成射流发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：林麒，陈约适，刘汝兵，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35