專利名稱：激波形狀控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低流動損失的特別適用于超聲速進(jìn)氣道、高超聲速進(jìn)氣道等流體機(jī)械的激波形狀控制器。
背景技術(shù)：
激波是超聲速流動中的一類重要流動現(xiàn)象，其形狀和特性在很大程度上決定了各種超聲速流體機(jī)械的工作效率乃至穩(wěn)定性。例如對于超聲速推進(jìn)系統(tǒng)而言，激波系的配置顯著影響著其進(jìn)氣系統(tǒng)的流量系數(shù)和工作效率；對于超聲速飛行器而言，外流場的激波顯著影響著其升阻力特性。為此，若能對激波的形狀和特性實(shí)現(xiàn)方便的控制，則有望對流體機(jī)械的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，使其在不同工況下均工作在較優(yōu)狀態(tài)，提高其整體性能。然而，由于激波的形狀及特性僅與來流條件(馬赫數(shù)、攻角等)以及物面形狀有關(guān)，因而對其的控制并不簡單。目前，在工程實(shí)際中得到應(yīng)用的激波控制技術(shù)均是通過改變物面的幾何參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。如英國“協(xié)和”飛機(jī)的變幾何進(jìn)氣道，便是通過改變各級壓縮斜板的角度來調(diào)整進(jìn)氣道口部激波的角度，使不同馬赫數(shù)下進(jìn)氣道的口部波系盡可能保持貼口狀態(tài)，從而獲取高的流量系數(shù)和總壓恢復(fù)。該類技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要設(shè)置專門的作動機(jī)構(gòu)，使得流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，重量顯著增加，有效空間下降，可靠性降低，并帶來了控制、封嚴(yán)等一系列問題。
另外，基于強(qiáng)磁場干擾的激波控制技術(shù)是目前正在研究的一類新興技術(shù)。在物面內(nèi)部埋入可控的磁場發(fā)生器，利用來流已有或人工制造的等離子環(huán)境，通過洛倫茨力來改變氣流的運(yùn)動方向，進(jìn)而對外部流場中的激波特性進(jìn)行控制。但由于需要設(shè)置等離子激發(fā)器、可控電磁場發(fā)生器、能量存儲器、能量轉(zhuǎn)換器等專用裝置，采用該技術(shù)能獲得的凈收益到底如何，目前仍是一個疑問，特別是對于飛行器一類的流體機(jī)械而言。而且，強(qiáng)磁場的疊加還可能給飛行器的制導(dǎo)、通訊等方面帶來不可低估的負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)中需要通過配置復(fù)雜的輔助設(shè)施或需要轉(zhuǎn)動流體機(jī)械的物面來對激波形狀和特性進(jìn)行控制的不足，本發(fā)明提供一種激波形狀控制器，該激波形狀控制器的幾何形狀固定、結(jié)構(gòu)簡單、容易操作、成本較低，僅僅通過調(diào)節(jié)閥門的開度即可完成對激波形狀的控制。
2、技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板、穩(wěn)壓腔、管路和閥門；設(shè)置在流體機(jī)械腔體內(nèi)的一端連接高壓源的管路上安裝有閥門，管路另一端通過流體機(jī)械內(nèi)壁與設(shè)置在流體機(jī)械上蓋斜板內(nèi)的穩(wěn)壓腔相通，穩(wěn)壓腔與安裝在流體機(jī)械上蓋斜板上的多孔或多縫板相連。通過控制閥門的開度調(diào)節(jié)由多孔或多縫板注入外部流動區(qū)間的二次流流量，即可實(shí)現(xiàn)對激波形狀的實(shí)時控制。
若多孔或多縫板上孔或縫的軸線與流體機(jī)械板面的夾角過小則驅(qū)動壓比偏高，夾角過大則流動損失偏大，所以根據(jù)對激波形狀控制的實(shí)際需要，多孔或多縫板上孔或縫的軸線與流體機(jī)械板面的夾角范圍可在20°～160°之間選取。
本發(fā)明的工作原理是在產(chǎn)生激波的物面的前端，通過多孔或多縫板按一定的沿程分布規(guī)律向外部流動區(qū)間注入少量的二次流體16，由于注入后的二次流在物面附近需占據(jù)一定的流動空間，并且會帶來擾動導(dǎo)致一定的總壓損失，因此使得外部被控制的主流在壁面附近區(qū)域的流通能力不斷減弱，其“氣動等效邊界”15被迫向外局部偏轉(zhuǎn)。于是，在彎曲的“氣動等效邊界”15的前端發(fā)出了一個弱壓縮波束11，而在后端則發(fā)出了一個膨脹波束12，這兩個波束與物面前端發(fā)出的激波14相干擾，使得激波14局部彎曲并向外偏轉(zhuǎn)，形成彎曲激波13，從而實(shí)現(xiàn)對激波14形狀的控制。通過閥門4適當(dāng)調(diào)整二次流16的流量，即可對激波14形狀進(jìn)行實(shí)時控制。
3、有益效果本發(fā)明所述的激波形狀控制器不僅幾何形狀固定、結(jié)構(gòu)簡單、所占空間較小，而且具有控制流量小、驅(qū)動壓比低的特點(diǎn)，因而易于在各種流體機(jī)械中集成。并且，本發(fā)明中二次流是以分布式、連續(xù)型的方式注入的，故給外流帶來的總壓損失較小，有利于流體機(jī)械的高效工作。


圖1是本發(fā)明的工作原理圖，圖中弱壓縮波束11、膨脹波束12、彎曲激波13、激波14、氣動等效邊界15、二次流體16。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖2，本激波形狀控制器所涉及到的部件名稱包括多孔或多縫板1、穩(wěn)壓腔2、管路3、閥門4、高壓源5和流體機(jī)械6；通過管路3從流體機(jī)械6內(nèi)的高壓源5中提取少量的二次流，其流量經(jīng)閥門4控制且一般小于主流流量的2％，輸入設(shè)置在流體機(jī)械6上蓋斜板內(nèi)的穩(wěn)壓腔2內(nèi)，而后二次流以穩(wěn)定的壓強(qiáng)經(jīng)多孔或多縫板1注入流體機(jī)械6上蓋斜板附近的外部流場中，由于附加質(zhì)量的引入以及注入擾動帶來的流動損失，主流在靠近流體機(jī)械6壁面區(qū)間的流通能力不斷減弱，形成彎曲的“氣動邊界”而被迫向外局部偏轉(zhuǎn)，因而產(chǎn)生一束弱壓縮波及一束膨脹波與流體機(jī)械6斜板前端發(fā)出的激波相干擾，使之彎曲并向外偏轉(zhuǎn)。在工作過程中，可根據(jù)流體機(jī)械最佳工作狀態(tài)的需要，通過控制閥門4的開度對二次流流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對激波形狀的實(shí)時控制。
權(quán)利要求
1.一種激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板(1)、穩(wěn)壓腔(2)、管路(3)和閥門(4)；設(shè)置在流體機(jī)械(6)腔體內(nèi)的一端連接高壓源(5)的管路(3)上安裝有閥門(4)，管路(3)另一端通過流體機(jī)械(6)內(nèi)壁與設(shè)置在流體機(jī)械(6)上蓋斜板內(nèi)的穩(wěn)壓腔(2)相通，穩(wěn)壓腔(2)與安裝在流體機(jī)械(6)上蓋斜板上的多孔或多縫板(1)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激波形狀控制器，其特征在于多孔或多縫板(1)上的孔或縫的軸線與流體機(jī)械(6)板面的夾角范圍在20°～160°之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低流動損失的特別適用于超聲速、高超聲速進(jìn)氣道等流體機(jī)械的激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板、穩(wěn)壓腔、管路和閥門；設(shè)置在流體機(jī)械腔體內(nèi)的一端連接高壓源的管路上安裝有閥門，管路另一端通過流體機(jī)械內(nèi)壁與設(shè)置在流體機(jī)械上蓋斜板內(nèi)的穩(wěn)壓腔相通，穩(wěn)壓腔與安裝在流體機(jī)械上蓋斜板上的多孔或多縫板相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不僅幾何形狀固定、結(jié)構(gòu)簡單、所占空間較小，而且具有控制流量小、驅(qū)動壓比低的特點(diǎn)，因而易于在各種流體機(jī)械中集成。
文檔編號F15D1/00GK101033763SQ20071002058
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者譚慧俊, 孫姝, 張紅英, 陳智, 李光勝 申請人:南京航空航天大學(xué)