用于在气动型材的表面上控制流动的促动器的制作方法

本发明涉及前述类型的促动器，所述促动器构成用于进行流动控制，更确切地说，用于控制在促动器旁流动经过的流体、尤其空气的分界面或壁附近的流动。由此例如能够以不同的类型和方式改变和优化气动型材、例如飞行器、尤其飞机的承载面或控制面，以及例如风力设备的叶片的特性。

背景技术：

由S.Grundmann等在“Plasma zur 用于流动控制的等离子”，Wissenschaftsmagazin der TU Darmstadt(达姆施塔特工业大学科学杂志)，2009年秋，第64-67页中提出借助于等离子促动器进行流动控制，所述等离子促动器构成为DBD促动器(DBD：dielectric barrier discharge介质阻挡放电；德文也称作为DBE：dielektrische Barriereentladung)。

也由R.Erfani等在Development of DBD plasma actuators:The double encapsulated electrode(DBD等离子促动器的发展：双重封装电极)，Acta Aeronautica 109(2015)，第132-143页，ELSEVIER出版社提出飞行器的承载面上的气流流动的影响。在那里描述了DBD促动器，该DBD促动器具有一个封装的电极(SDBD促动器)或多个封装的电极(MEE促动器)。在SDBD促动器的最简单的情况下，设有露出的电极，所述电极连接到高压供电装置上(典型地处于kV范围中)，所述高压供电装置借助交流电压(或以脉冲的方式)运行(典型地借助kHz范围中的交流电压运行)。

露出的电极在上方设置在电介质层上，在所述电介质层的下侧中设有封装的电极，所述电极与地电连接。整个DBD促动器安装在基底上。

在DBD促动器运行时，在露出的电极处从环境空气中产生等离子，即离子化的空气，所述等离子由离子和电子构成。

此外，也已知压电元件作为促动器，其中将由压电晶体或压电陶瓷构成的小板封入两个电极之间。在施加电压的情况下，产生机械运动(压电促动器，所谓的逆压电效应)，或在机械力作用的情况下在两个电极之间产生电压(压电效应)。

技术实现要素：

本发明所基于的目的是提供促动器，所述促动器涵盖宽的使用范围，所述使用范围除了流动控制还实现其他的影响可行性。

首先，本发明基于如下知识：将至少一些这种前面提出的促动器、但是还有相应地构成的传感器能够构成为具有在微米范围中的最小尺寸的所谓的微系统。对此，国际上惯用术语MEMS系统(MEMS：micro electro-mechanical systems微电子机械系统)。

本发明还基于如下知识：促动器在适当的构成方案中除了流动影响也能够用于清洁气动型材的表面和/或用于测量局部的气动参数。

术语“清洁表面”在此能宽泛地理解并且例如包括：原本的清洁以及分离污染物，防止积聚在表面上，或例如防止或分离表面上的积冰。

术语“用作为用于测量局部气动参数的传感器”也能够宽泛地理解并且例如包括：测量压力或剪力、流动方向、温度或流动状态。

所述目的通过根据本发明的、具有MEMS促动器的组件来实现，其中薄膜能够安装在气动型材的表面上。本发明的有利的设计方案在下文中提出。

根据本发明，提出具有阵列的组件，所述阵列具有压电元件和DBD元件(构成或用作为促动器和/或测量元件)的组合，其中两种类型的促动器(压电和DBD)中的至少一种以MEMS技术构成。

附加地，在组件的表面上设有表面元件，优选设有仿生结构，例如呈有棱纹(verrippten)的结构(所谓的“鲨鱼皮”)的形式，以减小流动阻力，或者以维持最小的边界层厚度。其他的仿生结构能够用于实现莲花效应，以便防止或至少最小化污染物的附着。

仿生结构也能够构成用于：实现流动经过的流体的离子化(Ionisierung)的能量效应，或者降低促动器的磨损。

促动器也能够用作为传感器。对此，测量一个或多个运行参数，例如运行电流和/或运行电压。从中能够获得关于例如污染物或结冰的程度的结论。

如果压电促动器作为发电机运行，那么能够经由测量空转电压(Leerlaufspannung)的运行参数来实现得出气动参数的结论。

也能够设有一对或多对各两个彼此耦联的压电促动器。第一压电促动器借助电极对被激励以发生振动。第二压电促动器与第一压电促动器机械耦联并且从在其两个电极之一处的振动中产生高的电压(所谓的“压电变压器”)，所述高的电压能够用于将流动经过的流体离子化。

附图说明

下面，根据附图示出的实施例详细阐述本发明，从所述实施例中得出其他的优点和特征。附图示出：

图1示出具有安置在其表面上的薄膜的气动型材；

图2示出具有用于实现共振效应的刷状结构的压电促动器；

图3示出具有如下装置的压电促动器，以便通过不同的振动衰减产生剪力，所述装置由具有不同弹性模量的材料构成；

图4示出具有用于产生纵向力的刷状结构的压电促动器；

图5示出具有嵌入的硬质材料例如陶瓷的压电促动器，以便从压电促动器的弯曲振动中产生剪力和扭转力；

图6示出在上侧上具有8×11个促动器的阵列的组件；

图7示出具有两个电极的等离子促动器的示意图；

图8示出具有两个等离子促动器和一个在设置在上侧上的压电促动器(压电元件)的组件；

图9示出具有由三种不同材料构成的表面元件的阵列的组件；

图10示出具有两个等离子促动器和一个压电促动器的组件；

图11示出等离子促动器的示意图；

图12示出具有一个等离子促动器和一个压电促动器以及具有由表面元件构成的一个阵列的组件，所述表面元件由三种不同材料构成；

图13示出具有共面布置的MEMS等离子促动器(DBD元件)的组件的剖面图，其中DBD元件与压电促动器交替；

图14示出具有共面的(微观的，即MEMS)DBD元件和下侧上的宏观的压电促动器的组件的剖面图；和

图15示出具有微型化的(微观的)共面的DBD元件和下侧上的宏观的压电促动器的组件的剖面图，其中在组件的上侧上设有具有不同声学特性的材料的装置。

具体实施方式

在图1中示出具有薄膜F的气动型材P，具有等离子促动器和压电促动器的根据本发明的组件嵌入所述薄膜中。环流的空气流动的流通过箭头来表示。

图2示出具有压电促动器的组件。在基底的表面上设有表面元件，所述表面元件具有不同的共振频率A、B和C。

在图3中示出的组件中，压电促动器设置在基底下方，在所述基底的表面上存在由不同材料构成的表面元件，当所述材料通过促动器激励时，所述材料相应地具有不同的振动幅度。

在图4中示出类似的组件，然而其中这些组表面元件设置用于实现沿纵向方向的力作用(箭头的方向)。

在图5的组件中，六个棒形的陶瓷构件嵌入表面中。

图6示出具有6×8个促动器(压电和等离子促动器)的规则阵列的组件。

图7示意性示出具有一个电介质和两个电极的等离子促动器(DBD促动器)，其中电极1设置在上侧上并且电极2设置在下侧上。

在图8中示出的组件中，存在两个等离子促动器(其具有电极1a、2a或1b、2b)。此外，在电介质的上侧上存在压电促动器。

图9示出具有设置在基底的下侧上的压电促动器的组件，其中在基底的表面上构成由三种不同材料A、B和C构成的规则阵列，所述材料具有不同的振动特性或声学特性。

图10示出具有两个等离子促动器(电极1a、2a或1b、2b)和在下侧上的一个压电促动器的组件。

图11示出具有两个电极1和2的等离子促动器的另一示意图。

图13和14已经在上面阐述。

图15示出具有一个等离子促动器(电极1和2)和在下侧上的一个压电促动器的组件。在表面上存在由三种不同材料A、B和C构成的规则阵列，所述材料具有不同的特性(例如声学特性或振动特性)。