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_4

文档序号:8536874阅读:来源:国知局
气动力结构不太容易失速并且可以减小结构的失速速度。类似 地,至空气动力结构的改进的附流可以允许较大的攻角而不失速,这对于军用飞机或对于 其他高性能的应用是有利的。合成射流装置200、280、298会特别适合于用在亚音速、超音 速和超高音速的范围,而不使用推进的、电离气体的装置则通常会仅适合用于亚音速。
[0047] 图3根据这里描述的实施例,图示说明了用于合成射流装置的控制器。控制器300 可以作为飞机整体飞行控制布置的一部分被使用。可以使用来自主控制器的单独的计算机 硬件来实现控制器300,或者这里描述的功能可以被合并作为主控制器的一部分。控制器 300可以例如与上述合成射流装置200、280、298 -块被使用。控制器300通常包括一个或 更多个计算机处理器310、存储器330和输入/输出(I/O)接口 350。
[0048] 控制器300可以通过I/O接口 350被连接至一个或更多个传感器360,传感器360 通常可以向控制器提供数据并可以被用于完成控制反馈回路。传感器360可以被配置为测 量周围环境、空气动力结构或者合成射流装置的一个或更多个参数,诸如各种温度、流速、 空气速度、湿度、压力、电场或磁场、电压、电流等等。控制器300也可以被配置为通过I/O 接口 350接收用户输入370,例如,使用应用程序接口(API)。从传感器360接收到的数据 可以作为传感器数据335被存储在存储器330中,并且用户输入370可以作为通常反映空 气动力结构的期望的运行的设定点或性能标准340被存储。
[0049] 基于传感器数据335和设定点/性能标准340,控制器300可以被配置为计算或以 其他方式确定合成射流装置的优化实现方式。这种优化功能可以包括确定合成射流装置中 的哪个要运行、在什么水平下运行(即,功率信号幅度、频率和/或输送至合成射流装置的 气体)、操纵合成射流装置的输出的(一个或多个)方向等等。优化功能可以实际上连续地 发生,或可以由处理器310被间隔地执行。
[0050] 控制器300被进一步配置成向合成射流装置的若干个部件提供控制信号380。控 制信号380可以响应合成射流装置的确定的优化实现方式,或者可以反映用户输入的设定 点或性能标准340。例如,电源信号382可以被用于优化地控制由电源220、265提供的输 出。在一些实施例中,控制信号可以被发送至气体源(气体源信号384)或至流量控制器 295 ;这些信号可以指示(除了其他方面之外)被提供至室210的用于推进和电离的气体的 选择、数量和分布。控制器300也可以被配置为向一个或更多个致动器(或电磁铁)提供 操纵控制信号388,通常如上所述,所述致动器被配置为改变从合成射流装置被推进气体的 方向。
[0051] 图4A根据这里描述的实施例,图示说明了被配置为包括合成射流装置的飞机。通 常,合成射流装置200、280、298可以被包括在飞机400中期望较平缓的或被更好的控制的 空气流的任何地方。例如,合成射流装置200、280、298可以沿着飞机的升力表面(如机翼 410)的前缘和/或后缘(或基本上在任何其他期望的位置处)被设置,并且可以被用于增 大或完全替代传统的控制表面,诸如襟翼、缝翼、副翼、扰流板、小翼等等。实施例可以包括 放置在每个机翼410的相反两侧上的近似对应的位置处的合成射流装置。
[0052] 合成射流装置200、280、298可以沿着水平稳定器420或竖直稳定器430的前缘和 /或后缘(或基本上在任何其他期望的位置处)被设置,并且可以被用于增大或完全替代传 统的控制表面,诸如方向舵、升降舵等等。实施例可以包括放置在水平稳定器420的相反两 侧上的近似对应的位置处或在竖直稳定器430上的合成射流装置。
[0053] 合成射流装置200、280、298也可被包括在喷气发动机440的进气道处,喷气发动 机440是飞机400的推力源。提供至喷气发动机的平缓空气流可以导致喷气发动机更稳定 且/或更有效的运行,并且如上所述可以允许喷气发动机的扩展运行(例如,至少临时地超 出额定的限制)。
[0054] 合成射流装置200、280、298也可以被包括在沿机身450的任何位置处。合成射 流装置可以有利地邻近或靠近突出的且通常减小飞机的空气动力性能(即,产生附加的阻 力)的飞机辅助部件(如无线电天线)被放置。例如,一个或更多个合成射流装置可以被 设置在起落架460的前方或后方(相对于空气流方向)以便当起落架展开时提供经过起落 架的平缓空气流,并因而提供较好的飞机整体空气动力性能。当起落架被收起时,就是说, 当不需要补偿起落架的影响时,也可以选择地关闭或不用合成射流器。
[0055] 虽然飞机400被作为商业飞机描述,不过这里的原则和方法可以被类似地应用于 私人飞机、运动飞机、军用飞机等等。这里描述的合成射流装置可以被包括在固定的或移动 的表面(例如,直升飞机的旋翼桨叶)上,同时产生类似的优点。更进一步地,这里描述的 原则和方法也可以被用在其他的空气动力领域,诸如高性能机动的或其他商业的或个人的 交通工具、风力发电等等。
[0056] 图4B和图4C根据这里描述的实施例,图示说明了用于在空气动力结构内的合成 射流装置的构造。组件470包括空气动力表面230和设置成单行的四(4)个合成射流装置 475。合成射流装置475可以是与上述合成射流装置200、280、298相同或以基本类似的方 式运行。为简单起见,邻近每个合成射流装置475的空气动力表面235被示出与合成射流 装置具有相同的宽度;然而,该表面可以延伸成使得合成射流装置被空气动力表面包围。仅 提供这些构造作为非限制的示例;当然,可以以任何可行的设置或布置使用大量的合成射 流装置,诸如具有多行和多列的阵列、具有交错的行或列的阵列、径向布置等等。每个合成 射流装置包括孔隙225,室内气体被推进通过该孔隙225。在一种实施例中,对应于每个合 成射流装置的表面电极255被包括作为单个条状电极,该条状电极由多个合成射流装置共 用(在这种情况下,一个条状电极对应于整行)并具有对应于每个合成射流装置475的孔 隙的开口。为了便于显示,用分解图来图示说明条状电极;通常,条状电极被设置在邻近合 成射流装置和/或空气动力表面235。表面电极255被连接到电源265,电源265进而被连 接到被设置在每个合成射流装置475中的内部电极260 (未示出)。
[0057] 现在参考图4C所示的实施例,组件490包括空气动力表面235和被设置在一行中 的两(2)个合成射流装置475。在这种实施例中,向每个合成射流装置475提供不同的表 面电极255。虽然这里描述了具有与孔隙225的尺寸对应的圆形开口的圆形电极,不过如 上所述,表面电极255可以替代地具有任意可行的形状和尺寸。每个表面电极255被连接 至电源265,电源265进而被连接至设置在每个合成射流装置475中的内部电极260 (未示 出)。虽然示出了单独的电源265,不过替代的实施例可以提供连接至多个表面电极255的 单个电源265。
[0058] 本公开对各种实施例的描述是为了说明的目的,但并不试图详尽的或限于所公开 的实施例。本领域的技术人员显然可以在不脱离这里所描述的实施例的精神和范围的情况 下进行各种修改和变化。这里使用的术语被选择成最佳地解释实施例的原则、实际应用或 优于市场中所发现的技术的技术改进,或者使本领域的其他技术人员能够理解这里公开的 实施例。
[0059] 本领域的技术人员应当理解,本公开的方面可以具体化为系统、方法或者计算机 程序产品。因此,本公开的方面可以采用整个硬件实施例、整个软件实施例(包括固件、常 驻软件、微码等)或结合这里通常可以被称为"电路"、"模块"或"系统"的软件和硬件方面 的实施例的形式。此外,本公开的方面可以采用嵌在一个或更多个具有嵌入其内的计算机 可读程序代码的计算机可读媒介中的计算机程序产品的形式。
[0060] 可以使用一个或更多个计算机可读媒介的任意组合。计
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