火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，其直流电源模块的正极依次串接有第一主电路二极管、第一快响应开关、第二主电路二极管、第二快响应开关...、第n主电路二极管和第n快响应开关；n个快响应开关同时闭合或同时断开；第i快响应开关的输出端连接第i火花放电合成射流作动器的放电正极，各放电负极均连接到限流电阻的输入端，限流电阻的输出端与直流电源模块的负极连接；各放电正极和放电负极之间均连接有一个储能电容；各点火电极、放电负极之间均分别连接有对应的脉冲信号电路，由各脉冲信号电路产生脉冲信号驱动各火花放电合成射流作动器工作。本实用新型专利技术结构紧凑、体积重量小，能够产生多路火花放电合成射流。能够产生多路火花放电合成射流。能够产生多路火花放电合成射流。
【技术实现步骤摘要】
火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置
[0001]本技术涉及空气动力学、流体力学主动流动控制、气体放电
，具体涉及一种火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置。
技术介绍
[0002]本世纪初随着X
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43A等飞行器的试飞成功，高超声速飞行器的研究进入快速发展阶段，作为高超声速飞行器技术突破的关键环节，新型流动控制技术特别是高速主动流动控制技术的研究与探索具有重要意义。包括零质量、非零质量射流在内的射流式激励器和以直流辉光放电为代表的等离子体式激励器是出现较早且研究最为活跃的两类高速主动流动控制激励器，火花放电合成射流作动器正是在这两类激励器基础上出现的交叉融合。由于兼具射流式激励器诱导射流速度高、穿透能力强以及等离子体式激励器响应速度快、无活动部件或流体供应装置、激励频带宽的优势，火花放电合成射流作动器在高速流动控制领域展现出良好应用前景。
[0003]单个火花放电合成射流作动器控制范围的局限性是制约其应用的关键问题之一。对于介质阻挡放电或直流辉光放电气动激励方式，其放电形态均为“弥散放电”，单个作动器可以在受控流场较大区域内产生等离子体，从而对流场进行大面积的扰动。然而火花放电合成射流作动器的特性有所不同，其脉冲火花电弧放电的形态为“聚合放电”，放电产生的能量沉积较为集中，同时，为了产生速度较高的射流以穿透超声速边界层，其射流出口尺寸不能太大，因此单个作动器的控制区域十分有限，为了获得大尺度的气动激励效果，需要进行作动器阵列技术的研究。
[0004]目前，针对火花放电合成射流的研究多数聚焦于单个作动器。例如公开号为102943751的专利申请设计了一种三电极火花放电合成射流作动器，相比于传统作动器具有更强控制力。公开号为104202898的专利申请设计了一种基于高超声速流能量利用的零能耗零质量合成射流装置，可以大大降低单个作动器的能耗。公开号为104168743的专利申请设计了一种基于矢量合成双射流作动器的电子元件及其散热方法，可以扩大单个合成射流的散热面积、提高散热效果。公开号为104682765的专利申请提出了用于多个火花放电合成射流作动器同步放电的装置及方法，但是该方法在直流电源后需要多个升压电路和多个变压器，导致系统复杂、体积重量大，且只能用于两电极火花放电合成射流作动器。公开号为105119517的专利申请提出了多个火花放电合成射流作动器同步放电的高压脉冲电源，但是同样存在电路结构复杂的问题。
[0005]综述所述，火花放电合成射流在高速流动控制领域极具应用潜力，但是目前研究集中于单个作动器，多个作动器电路存在结构复杂、体积重量大的问题，限制了作动器阵列的应用。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的上述问题，本技术提供了一种电路结构简单、体积重量
小、便于实用化的火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置。
[0007]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0008]火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，包括直流电源、直流开关、限流电阻、n个快响应开关以及n个火花放电合成射流作动器；快响应开关为 BEHLKE固态快响应开关，能够耐受6kV高电压和250A大电流，开关重复频率在5kHz以上，闭合和断开时间均为纳秒级别；
[0009]所述直流电源的正极与直流开关的一端连接，直流开关的另一端依次串接第一主电路二极管、第一快响应开关、第二主电路二极管、第二快响应开关...、第n主电路二极管和第n快响应开关；n个快响应开关均与快响应开关控制单元连接，由快响应开关控制单元控制其同时闭合或同时断开；
[0010]第i快响应开关的输出端连接第i火花放电合成射流作动器的放电正极，各火花放电合成射流作动器的放电负极均连接到限流电阻的输入端，限流电阻的输出端与直流电源的负极连接、限流电阻的输出端、直流电源的负极共同接地线；各火花放电合成射流作动器的放电正极和放电负极之间均连接有一个储能电容；
[0011]各火花放电合成射流作动器的点火电极、放电负极之间均分别连接有对应的脉冲信号电路，由各脉冲信号电路产生脉冲信号驱动各火花放电合成射流作动器工作。
[0012]作为本技术的优选方案，所述n个快响应开关的型号为HTS 200
‑
25
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F，开关内部由多个MOSFET串并联构成，最大持续工作频率20kHz，最大爆发频率1MHz，闭合和断开时间小于200ns。
[0013]作为本技术的优选方案，所述直流电源为输出电压可调线性稳压电源，将220V或380V交流电经整流后输出0
‑
6kV连续可调直流电。
[0014]作为本技术的优选方案，所述各火花放电合成射流作动器为两电极火花放电合成射流作动器或者三电极火花放电合成射流作动器；
[0015]当采用两电极火花放电合成射流作动器时，两电极火花放电合成射流作动器的放电正极作为点火电极，即各火花放电合成射流作动器中放电正极和点火电极为同一个电极。
[0016]作为本技术的优选方案，所述快响应开关控制单元为多路可调PWM 信号发生器，多路可调PWM信号发生器通过n股信号线分别与n个快响应开关相连，用于产生频率、相位、脉宽和幅值均相同的n路开关控制信号，控制 n个快响应开关同时闭合或同时断开。
[0017]作为本技术的优选方案，所述各火花放电合成射流作动器中，点火电极、放电正极、放电负极均采用直径1
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3mm的耐高温抗烧蚀钨铈合金棒；点火电极、放电正极、放电负极放置于氧化铝陶瓷制作的腔体内，腔体内体积为 500
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1500mm3，腔体上开设有供火花放电合成射流喷出的射频出口。
[0018]作为本技术的优选方案，还包括第二信号发生器，第二信号发生器为多路可调PWM信号发生器，用于产生n路脉冲波控制信号；所述第二信号发生器有n路输出端，分别连接n路脉冲信号电路，将产生的n路脉冲波控制信号分别输送给n路脉冲信号电路，控制各路脉冲信号电路产生对应的脉冲信号。
[0019]作为本技术的优选方案，所述第二信号发生器产生n路同相位、同电压幅值、同脉宽的脉冲波控制信号。或者，所述第二信号发生器产生n路不同相位、不同电压幅值、不
同脉宽的脉冲波控制信号。
[0020]作为本技术的优选方案，所述脉冲信号电路包括脉冲源和点火电路二极管，第i路脉冲信号电路中的第i脉冲源的正极连接第i点火电路二极管的输入端，第i点火电路二极管的输出端连接第i火花放电合成射流作动器的点火电极，第i脉冲源的负极连接第i火花放电合成射流作动器的放电负极。
[0021]本技术通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0022](1)本技术通过搭建上述电路，可以实现多个火花放电合成射流作动器协同工作。
[0023](2)本技术适用于两电极火花放电合成射流作动器，同时也适用于三电极火花放电合成射流作动器。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，其特征在于，包括直流电源、直流开关、限流电阻、n个快响应开关以及n个火花放电合成射流作动器；快响应开关为BEHLKE固态快响应开关，能够耐受6kV高电压和250A大电流，开关重复频率在5kHz以上，闭合和断开时间均为纳秒级别；所述直流电源的正极与直流开关的一端连接，直流开关的另一端依次串接第一主电路二极管、第一快响应开关、第二主电路二极管、第二快响应开关...、第n主电路二极管和第n快响应开关；n个快响应开关均与快响应开关控制单元连接，由快响应开关控制单元控制其同时闭合或同时断开；第i快响应开关的输出端连接第i火花放电合成射流作动器的放电正极，各火花放电合成射流作动器的放电负极均连接到限流电阻的输入端，限流电阻的输出端与直流电源的负极连接、限流电阻的输出端、直流电源的负极共同接地线；各火花放电合成射流作动器的放电正极和放电负极之间均连接有一个储能电容；各火花放电合成射流作动器的点火电极、放电负极之间均分别连接有对应的脉冲信号电路，由各脉冲信号电路产生脉冲信号驱动各火花放电合成射流作动器工作。2.根据权利要求1所述的火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，其特征在于，n个快响应开关的型号为HTS 200
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F，开关内部由多个MOSFET串并联构成，最大持续工作频率20kHz，最大爆发频率1MHz，闭合和断开时间小于200ns。3.根据权利要求1或2所述的火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，其特征在于，所述直流电源为输出电压可调线性稳压电源，将220V或380V交流电经整流后输出0
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6kV连续可调直流电。4.根据权利要求3所述的火花放电合成射流作动器并联阵列放电装置，其特征在于，各火花放电合成射流作动器为两电极火花放电合成射流作动器或者三电极火花放电合成射流作动器；当采用两电极火花放电合成射流作动器时，两电极火花放电合成射流作动器的放电正极作为点火电极...
【专利技术属性】
技术研发人员：周岩，彭文强，高天翔，程盼，王林，邓雄，罗振兵，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：
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