用于主动空气流控制的等离子体辅助合成射流的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及空气动力结构，并且更具体地，涉及使用空气流控制的空气动力结构 的改进的空气动力性能。
【背景技术】
[0002] 空气动力结构的性能主要取决于响应于经过的空气流在结构的表面处产生的升 力和阻力。机械固定的表面可以被选择性地包括在空气动力表面（如旋翼桨叶、机翼、发动 机进气道、风扇叶片、喷嘴等等）处，以便改变局部空气动力性能并因而实现那些空气动力 结构的期望的空气动力性能。此外，诸如襟翼、缝翼、扰流板、副翼、升降舵以及方向舵等可 移动的控制表面可以被包括在空气动力表面中或空气动力表面上以便动态地改变空气动 力表面的几何构型，因而改变该结构的空气动力性能。
[0003] 除了被包括在空气动力结构上的各种机械装置外，也可通过产生对经过的空气流 的影响来改变结构的空气动力性能。这些影响可以通过设置在空气动力表面或装置内或上 的各种致动装置产生。
【发明内容】
[0004] 一种实施例提供了合成射流致动器，该致动器包括具有空气动力表面并形成通过 空气动力表面的孔隙的空气动力结构。合成射流致动器还包括在空气动力结构内形成室并 邻近空气动力表面的一个或更多个壁，其中所述室与周围环境通过孔隙流体连通。合成射 流致动器还包括设置在孔隙处并被配置为电离通过孔隙离开的室内气体的电离装置。
[0005] 另一种实施例提供了包括推力源和一个或更多个升力表面的飞机，其中升力表面 被配置为当被连接至推力源时产生升力。该飞机还包括至少一个被配置为在飞机的空气动 力表面处提供空气流控制的合成射流致动器，空气动力结构具有空气动力表面并且形成通 过空气动力表面的孔隙。合成射流致动器包括在空气动力结构内形成室并邻近空气动力表 面的一个或更多个壁，其中所述室与周围环境通过孔隙流体连通。合成射流致动器还包括 设置在孔隙处并被配置为电离通过孔隙离开的室内气体的电离装置。
[0006] 另一种实施例提供了用于使飞机飞行并通过电离从合成射流致动器离开的一种 或更多种气体在飞机的空气动力结构处提供空气流控制的方法，其中使飞机飞行包括使用 推力源以在飞机的一个或更多个升力表面处产生升力，所述合成射流致动器被设置在空气 动力结构中。
[0007] 本发明能够涉及等离子体辅助合成射流致动器，该致动器可以包括具有空气动力 表面并形成通过空气动力表面的孔隙的空气动力结构；在空气动力结构内形成室并邻近空 气动力表面的一个或更多个壁，其中所述室与周围环境通过孔隙流体连通；以及设置在孔 隙处并被配置为电离通过孔隙离开的一种或更多种室内气体的电离装置。在室和周围环境 之间的压力差可以导致一种或更多种室内气体通过孔隙离开。等离子体辅助合成射流致动 器还可以包括被配置为推动所述一种或更多种室内气体通过孔隙的气体推进装置。气体推 进装置可以是压电致动的膜片。电离装置和气体推进装置可以是同一装置。电离装置可以 包括设置在空气动力表面的相反侧上的第一和第二电极。权利要求6的等离子体辅助合成 射流致动器还包括被配置为至少部分地覆盖第一和第二电极中的一个的绝缘层。使用至少 一个被配置为枢转等离子体辅助合成射流致动器的致动装置和邻近等离子体辅助合成射 流致动器的一个或更多个电磁铁中的至少一者可操纵电离的室内气体。等离子体辅助合成 射流致动器还可以包括向气体推进装置提供第一信号的第一电源，以及向电离装置提供第 二信号的第二电源，其中第一信号与第二信号同步。第二信号的脉冲可以从第一信号的脉 冲延迟预定量，该预定量基于一定体积的被推进的一种或更多种室内气体到达孔隙的时间 量。
[0008] 本发明能够涉及飞机，其可以包括：推力源；一个或更多个被配置为当被连接至 推力源时产生升力的升力表面；以及至少一个被配置为在飞机的空气动力表面处提供空气 流控制的等离子体辅助合成射流致动器，空气动力结构具有空气动力表面并且形成通过空 气动力表面的孔隙，并且等离子体辅助合成射流致动器包括：在空气动力结构内形成室并 邻近空气动力表面的一个或更多个壁，其中所述室与周围环境通过孔隙流体连通；以及被 设置在孔隙处并被配置为电离通过孔隙离开的一种或更多种室内气体的电离装置。等离子 体辅助合成射流致动器还可以包括被配置为推动一种或更多种室内气体通过孔隙的气体 推进装置。所述至少一个等离子体辅助合成射流致动器可以被配置为至少增大飞机的一个 或更多个控制表面。合成射流致动器也可以包括向气体推进装置提供第一信号的第一电 源，以及向电离装置提供第二信号的第二电源，其中第一信号与第二信号同步。
[0009] 本发明能够涉及改进空气动力结构的空气动力性能的方法，其包括通过电离通过 在空气动力结构的空气动力表面内形成的孔隙离开的一种或更多种气体而在空气动力结 构处提供空气流控制。空气流控制可以由能够包括在空气动力结构内形成室并邻近空气动 力表面的一个或更多个壁的等离子体辅助合成射流致动器提供，其中所述室与周围环境通 过孔隙流体连通；以及设置在孔隙处并被配置为电离通过孔隙离开的一种或更多种室内气 体的电离装置。该方法还可包括使用气体推进装置推动一种或更多种室内气体通过孔隙。
[0010] 空气动力装置可以被包括在飞机内，并且其中空气流控制被用于至少增大飞机的 一个或更多个控制表面。空气动力结构可以是飞机的喷气发动机的进气道。等离子体辅助 合成射流致动器也可包括被连接至第一电源的气体推进装置，以及连接至第二电源的电离 装置，其中由第一电源提供的第一信号与由第二电源提供的第二信号同步。
[0011] 所讨论的这些特征、功能和优点可以在各种各样的实施例中被独立实现或者在另 一些实施例中被组合，参考后面的【具体实施方式】和附图可了解实施例的进一步的细节。
【附图说明】
[0012] 参考其中一些在附图中被说明的实施例可以得到本公开的上述特征能够被详细 地理解的方式（简而言之，本公开的更具体的描述）。然而应该注意，附图仅说明了本公开 的典型实施例，并且因此不应该被认为限制了其范围，因为本公开可以允许其他同样有效 的实施例。
[0013] 图1图示说明了根据这里描述的实施例，在空气流中的空气动力结构的截面图。
[0014] 图2A-2C图示说明了根据这里描述的实施例的合成射流装置。
[0015] 图3图示说明了根据这里描述的实施例，用于合成射流装置的控制器。
[0016] 图4A图示说明了根据这里描述的实施例，被配置为包括合成射流装置的飞机。
[0017] 图4B和图4C图示说明了根据这里描述的实施例，用于在空气动力结构内的合成 射流装置的配置。
[0018] 为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记来标示各图中共同的元件。可 以预见的是，在一种实施例中公开的元件可以在其他的实施例中被受益地使用而不需要特 别说明。除非特别注明，否则这里涉及的图示不应该被理解为按比例画出。同样，为了清楚 的展示和解释，附图经常被简化并且细节或部件被省略。附图和讨论用于解释以下讨论的 原则，其中相同的附图标记指示同样的元件。
【具体实施方式】
[0019] 为了提供在空气动力结构处加强的空气流控制，各种致动装置（以下更详细描 述）可以被包括在空气动力结构内或空气动力结构上。通过控制来自致动装置的室的气体 的推进（即，通过控制容积流率、方向等等），以及进一步通过有选择地电离推进的气体，可 以在致动装置附近实现更好的空气流控制。通过电离推进的气体，可以在空气动力表面附 近形成更大的等离子体，这进而在经过的空气流上产生更大的吸引力。结果，包括这些致动 装置的空气动力结构可以展现出更大的空气动力性能。诸如，减小阻力、增加气流附体、降 低噪音以及减小紊流尾流。因此，空气动力结构可以不太容易失速并且可以具有减小的失 速速度，并且可以在较大的攻角时运行而不引起失速。被推进的、电离的气体可以在超音速 或超高音速时提供优越性能。
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