020] 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。 例如，空气动力结构100能够代表运行中的装置（诸如在飞行期间的飞机机翼、飞机的水平 或竖直稳定器或者其他表面），或者能够代表被固定在风道中且被连接至适当的仪器或处 于试验配置中的装置。当然，空气动力结构100不必限制在航空航天应用，而是可以代表用 在许多其他背景中的装置，诸如高性能自动的或其他商业的或个人的交通工具、风力发电 等等。如所描述的，空气动力结构100被设置在周围环境115中。周围环境115包括大体 围绕空气动力结构100的流体，如大气；当然环境可以包括其他气体或液体。空气动力结构 100作为翼型110被示出，不过类似的原则可以被明确地应用至具有不同尺寸、形状或配置 的装置。如所示出的，空气流130在翼型110上方和下方从左向右经过。空气流130大体 是层流（即，平稳的），不过空气流130也可以包括部分紊流。随着空气流在翼型上方和下 方经过，相互作用产生沿各种方向的气动力，诸如升力112和阻力114分量。
[0021] 空气流相互作用进一步产生空气的边界层120,其中空气速度从自由气流速度 (即，空气动力结构不影响空气流的点处的速度）逐渐减小至在空气动力结构110的表面 处的近似0的速度。边界层120的尺寸和形状与结构的空气动力性能以及空气流的速度有 关；因而，通过改变边界层的尺寸和/或形状，由该结构产生的阻力的量也可以被改变。
[0022] 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。合成射流装置200、 280、298可以大体被包括在空气动力结构202中并被操作成影响边界层120,因而提供减小 的阻力和空气动力性能的其他改进。合成射流装置在边界层120上的影响可以大体由局部 的（即，接近合成射流装置）或沿着空气动力结构的至少一部分的边界层高度的减少来 体现。合成射流装置被进一步配置为电离从室被推出的气体，并且可以因而展现出对经过 的空气流130的更大的影响（并提供对经过的空气流130的更好的控制）。在图2A-2C中 的若干个元件使用共同的附图标记；除非有特殊说明，否则这些元件可以以相同的或基本 类似的方式运行或运转。
[0023] 合成射流装置200包括形成室210的一个或更多个壁205。所述一个或更多个壁 的形状和位置可以被选择成使得形成带有期望形状和/或容积的室210 ;例如，壁可以具有 圆角形状（俯视）以形成圆筒形室，或者壁可以以直角形成以形成矩形室。当然，壁205可 以具有不均匀轮廓，如从顶部至底部渐缩（或反之亦可）。室210的容积可以被选择成使得 优化合成射流装置的性能特征；室210的形状也可以被选择成优化性能，并可以进一步考 虑到实际问题（即，与合成射流装置在空气动力结构202内的放置有关的局限）。
[0024] 合成射流装置200包括压电致动的膜片215,压电致动的膜片215物理地连接至所 述一个或更多个壁205并形成室210的边界。电源220被连接至压电致动的膜片215并被 配置为引起膜片以向上和向下运动（如由相邻的箭头所指示的）摆动。当然，摆动的方向 和/或频率可以根据膜片和/或合成射流装置200的取向而改变。膜片的摆动引起室210 内的压力变化，这进而引起合成射流装置200外侧的空气通过空隙225被交替地吸入和推 出室210 (空气运动由箭头230表示）。
[0025] 通过控制膜片摆动的频率和幅度（并基于空气流130的当前状况），具体表面或装 置的空气动力性能可以被改进。为了提供这种控制，电源220通常可以是交流（AC)电源，并 且可以被配置为产生任何可行信号以提供给膜片，诸如正弦波、方形波、斜坡、锯齿等等。电 源220可以进一步被配置为使用脉宽调制（PWM)以便向膜片提供具有期望占空比的信号。 电源220可以被设置在空气动力结构202内。
[0026] 在替代性实施例中，膜片215可以使用不同的手段被致动；例如，使用静电的、电 磁的、液压的或者气动的手段。在另一实施例中，可以使用活塞组件替代膜片。活塞组件与 壁205可以形成密封并提供在室210内的期望的压力变化以运行合成射流装置。
[0027] 合成射流装置200邻近空气动力表面235被放置，并且可以包括连接至壁205的 一个或更多个顶部壁240 ;所述一个或更多个顶部壁240可以形成空气动力表面235的一 部分并且可以由与空气动力表面235的其余部分相同的材料形成，或者可以可替代地由不 同材料形成。如果不包括（一个或多个）顶部壁240,则壁205可以被直接地连接至空气动 力表面235,以便空气动力表面235形成室210的边界。
[0028] 在替代性的实施例中，合成射流装置200可以被设置在空气动力表面235内，从而 提供在合成射流装置200和周围环境115之间的空气动力表面材料的选定的深度或厚度。
[0029] 为了影响在周围环境115中运动的空气流130,合成射流装置200与周围环境115 通过孔隙225流体连通，该孔隙225通过空气动力表面235形成。此外或可替代地，孔隙可 以通过合成射流装置200的所述一个或更多个顶部壁240形成。孔隙225可以具有任意期 望的形状和尺寸，并且可以被选择成优化合成射流装置的性能特性。在一种实施例中，孔隙 是圆形的（从俯视图看），并且可以具有在大约十（10)微米至大约一百（100)微米之间的 固定直径。在另一些实施例中，孔隙的尺寸可以被机械地调整以便控制通过其流动的流体 速度。例如，孔隙可以包括连接至电源的电动阀、可调百叶窗和/或邻近孔隙设置的可移动 盖子组件。
[0030] 合成射流装置200进一步包括设置在孔隙225处的电离装置250。电离装置250可 以包括能够电离空气或其他气体的任意类型的装置，这些装置包括被配置为产生适合于电 离的电场或磁场的装置。如所示的，电离装置250包括表面电极255和内部电极260,并且 每个电极255、260被连接至电源265。电极可以具有任意可行的形状和尺寸，并且可以由任 意可行的导电材料构成。在一种实施例中，电极可以由铜箔构成。在另一些实施例中，电极 材料可以针对导电、结构和/或其他性能被选择；示例材料可以包括石墨、碳、钛、黄铜、银、 铂等等。为了使电极255、260能够产生期望的电场或磁场并避免电短路，空气动力表面235 和/或（一个或多个）顶部壁240可以由介电材料构成（或至少明显小于针对电极255、 260选择的材料的导电性）。与通常期望的空气动力性能一致，一些实施例可以提供空气动 力表面235和/或（一个或多个）顶部壁240,其由碳纤维、碳纤维增强聚合物或其他具有 适当的强度重量比的复合材料。当然，空气动力表面235和（一个或多个）顶部壁240可 以由不同的材料构成。
[0031] 在若干个实施例中，每个电极可以邻近空气动力表面或（一个或多个）顶部壁被 附接，并且可以具有对应于孔隙225的尺寸和位置的开口。在一种实施例中，每个电极可以 是环形的、具有圆形开口。通过包括被配置为至少部分地覆盖表面电极的绝缘层268可以 保护表面电极255免受周围环境115的状况的影响。绝缘层268的材料可以基于其厚度或 其他空气动力性能被选择；由于绝缘层268背离空气动力表面235延伸到周围环境115内， 所以过大的厚度会引起空气动力表面235的空气动力性能的不期望的变化（如，大厚度易 于产生附加的阻力）。绝缘层268的示例可以包括绝缘胶带或镀膜层或油漆层。绝缘层材 料可以主要基于其介电性能（即，在期望的厚度或尺寸时其抵抗工作电压的能力）被选择， 并且也可以针对其热的、化学的或机械的电阻特性被选择。在一种实施例中，绝缘层可以是 卡普顿（Kapton?)(杜邦公司E.I.du Pont de Nemours and Company的注册商标）胶带 或膜；其他绝缘层材料可以包括聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚醚酮或其他具有 合适性能的聚合物。
[0032] 在替代性的实施例中，表面电极可以被完全地或部分地嵌入在空气动