本发明专利技术提供一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型及控制方法，该具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型包括：在翼型(1)上表面前缘设置喷气口(2)，在翼型(2)上表面后缘设置由多个整齐排列的吸气微孔(10)形成的吸气区(3)；喷气口(2)和吸气区(3)通过设置于翼型(1)内部的气流管道(5)连通，构成吹吸气回路；在气流管道(5)内安装有用于驱动吸气和喷气同时进行的气泵(4)；并且，喷气口(2)和吸气微孔(10)均与翼型(1)的上表面垂直。将抽吸控制技术应用于低雷诺数翼型，通过控制低雷诺数翼型的层流分离，提高翼型升阻特性，改善高空飞行器的气动特性；还具有能耗小的优点；从而提高高空飞行器的气动效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，该具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型包括：在翼型(1)上表面前缘设置喷气口(2)，在翼型(2)上表面后缘设置由多个整齐排列的吸气微孔(10)形成的吸气区(3)；喷气口(2)和吸气区(3)通过设置于翼型(1)内部的气流管道(5)连通，构成吹吸气回路；在气流管道(5)内安装有用于驱动吸气和喷气同时进行的气泵(4)；并且，喷气口(2)和吸气微孔(10)均与翼型(1)的上表面垂直。将抽吸控制技术应用于低雷诺数翼型，通过控制低雷诺数翼型的层流分离，提高翼型升阻特性，改善高空飞行器的气动特性；还具有能耗小的优点；从而提高高空飞行器的气动效率。【专利说明】
本专利技术属于流体控制
，具体涉及一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺 数翼型及控制方法。
技术介绍
高空无人机、平流层飞艇等高空飞行器工作在海拔20km以上的区域。由于飞行高 度高，大气稀薄（空气密度为地面的1/14)，此类高空飞行器具有巡航雷诺数低的特点。在 低雷诺数条件下，普通翼型小迎角下易出现层流分离现象，如果湍流可以克服逆压梯度的 影响，发生流动再附。在分离点和再附点之间的区域即称为分离泡。分离泡的存在对翼型 低雷诺数性能会产生严重影响，使飞行器升阻特性明显降低。 对于此类高空飞行器，设计目标主要为：实现在空中长时间停留，其所需能源主要 依靠吸收太阳能转化为电能。目前，飞行器气动效率低是阻碍实现上述设计目标非常大的 挑战和急需解决的难题。可见，高空长时工作的飞行器对高性能低雷诺数翼型的需求十分 迫切，提高低雷诺数翼型的气动特性，进而提高高空飞行器的气动效率具有重要意义。现有 技术中，仍未见有效的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺数 翼型及控制方法，将抽吸控制技术应用于低雷诺数翼型，通过控制低雷诺数翼型的层流分 离，提高翼型升阻特性，改善高空飞行器，如高空无人机、平流层飞艇等的气动特性；还具有 能耗小的优点；从而提1? 1?空飞行器的气动效率。 本专利技术采用的技术方案如下： 本专利技术提供一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型，在翼型（1)上表面前 缘设置喷气口（2)，在翼型（2)上表面后缘设置由多个整齐排列的吸气微孔（10)形成的吸 气区（3);所述喷气口（2)和所述吸气区（3)通过设置于所述翼型（1)内部的气流管道（5) 连通，构成吹吸气回路；在所述气流管道（5)内安装有用于驱动吸气和喷气同时进行的气 泵（4);并且，所述喷气口（2)和所述吸气微孔（10)均与所述翼型（1)的上表面垂直。 优选的，所述喷气口（2)设置于弦线15%?20%位置处，所述喷气口（2)高度为 弦长的3%?5% ; 所述吸气区（3)布置于弦线40%?60%位置处；所述吸气微孔（10)直径0. 5mm? 1mm，沿流动方向的数目为20?25 ;相邻吸气微孔（10)展向间距均相等，为3?5mm。 优选的，所述气流管道（5)包括前部管道（51)、中部管道（52)和后部管道（53); 所述中部管道（52)为用于安置所述气泵（4)的管道，所述前部管道（51)为位于所述中部 管道（52)前面的管道，所述后部管道（53)为位于所述中部管道（52)后面的管道； 所述后部管道（53)按从后到前的方向，其截面逐渐扩张；所述前部管道（51)按从 后到前的方向，其截面逐渐收缩。 toon] 优选的，所述翼型应用于固定翼飞机、螺旋桨或旋翼。 本专利技术还提供一种用于低雷诺数翼型的多缝道协同射流控制方法，包括以下步 骤： 气泵（4)同时驱动前缘喷气和后缘吸气，对翼型表面气流进行主动流动控制； 其中，前缘喷气过程为：喷气口（2)沿翼型（1)上表面的切向喷出高速度射流，所 喷出的高速度射流为翼型（1)上表面的主流注入能量，主流被射流引射加速，进而加速上 表面流体的流动，增加升力；另外，高速度的射流同样也为边界层注入能量，加速边界层内 的流动，使得边界层流动能够抵抗流体粘性及逆压梯度的作用，避免出现层流分离现象； 后缘吸气过程为：边界层气体通过位于后缘吸气区（3)的吸气微孔（10)沿上表面 切向被吸入到后部管道（53); 后部管道（53)沿流动方向逐渐扩张，使气流流动速度逐渐降低，压力升高，在压 力作用下进入气泵；然后，气流再由气泵做功增压，流经前部管道（51)，随着前部管道（51) 逐渐收缩，流速增加，成为高速射流注入主流和边界层之中。 本专利技术提供的，具有以下优 占· (1)采用同时在前缘喷气和后缘微孔吸气的主动流动控制方式，在明显减小翼型 阻力的同时能够增加升力，明显提高了翼型的升阻特性；还有效控制层流分离； (2)喷气口和吸气区的布置充分考虑流场特点，最大限度的降低了维持吹吸控制 所需的能量； (3)喷气和吸气不需要额外的气源，因此避免了复杂的通气管路设计； (4)不需移动部件，易于实施，可以用于固定翼飞机的机翼，也可用于螺旋桨、旋翼 等旋转类升力部件；既可以用于飞行器的起降阶段，明显减小滑跑距离；也可用于巡航阶 段，节省燃油，降低运行成本。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型剖视图； 图2是为喷口的局部放大图； 图3为吸气区微孔布置示意图； 图4为未加控制的低雷诺数翼型层流分离示意图； 图5为本专利技术协同射流控制下的低雷诺数翼型流场示意图。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术进行详细说明： 本专利技术提供一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型，如图1所示，为翼型 剖视图，在翼型1上表面前缘设置喷气口 2,参见图2,为喷气口的局部放大图，在翼型2上 表面后缘设置由多个整齐排列的吸气微孔10形成的吸气区3 ;参见图3,为吸气区微孔布 置不意图；作为一种优选方式，喷气口 2设置于弦线15 %?20 %位置处，喷气口 2高度为 弦长的3%?5%;吸气区3布置于弦线40%?60%位置处，整个吸气区范围占弦长长度的 20 % ;吸气微孔10直径0· 5mm?1mm，沿流动方向的数目为20?25 ;相邻吸气微孔10展向 间距均相等，为3?5mm。其中，弦线是指翼型从最前端点到最后端点的连线，其长度为弦 长。喷气口 2和吸气区3通过设置于翼型1内部的气流管道5连通，构成吹吸气回路；在气 流管道5内安装有用于驱动吸气和喷气同时进行的气泵4 ;并且，喷气口 2与翼型1的上表 面垂直，保证射流沿曲面切向喷出；吸气微孔10也与翼型1的上表面垂直，从而保证气体沿 上表面切向被吸入。该种布局形式实现了对低雷诺数流动状态下层流分离的有效控制。层 流分离的消除能够减小翼型阻力，改善翼型升阻特性。 本专利技术中，喷气口和吸气区的布置位置充分考虑到绕翼型流动的特点。喷气口布 置于前缘，前缘附近区域是气流速度在整个流场中速度最高的区域，即是压力最低的区域， 因此，此处布置喷气口有利于气体的喷出；被喷出的气体流经翼型上表面，速度逐渐降低， 在后缘附近压力上升，此处有利于吸气的进行。由于气流流经孔的速度越高，能量损失也就 越大，一方面希望以尽可能低的吸气速度起到有效的控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有多缝道协同射流控制的低雷诺数翼型，其特征在于，在翼型(1)上表面前缘设置喷气口(2)，在翼型(2)上表面后缘设置由多个整齐排列的吸气微孔(10)形成的吸气区(3)；所述喷气口(2)和所述吸气区(3)通过设置于所述翼型(1)内部的气流管道(5)连通，构成吹吸气回路；在所述气流管道(5)内安装有用于驱动吸气和喷气同时进行的气泵(4)；并且，所述喷气口(2)和所述吸气微孔(10)均与所述翼型(1)的上表面垂直。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭东，宋超，朱敏，张顺磊，许建华，宋文萍，宋笔锋，安伟刚，王海峰，李育斌，张玉刚，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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