一种射流环量控制装置的制作方法

本发明涉及环量控制，更具体的是涉及射流环量控制装置。

背景技术：

1、射流环量飞行控制技术是一种新型的气动控制技术，可以取代传统机械控制舵面，在飞行器气动/隐身/控制/结构一体化设计方面取得巨大收益，实现飞行器综合性能跃升，带来飞机设计的革命性变化。射流环量飞行控制的工作原理是通过驱动压缩空气（引自发动机或机载压气机）沿着弯曲的柯恩达表面切线方向喷出，在柯恩达效应作用下，射流发生偏转并在柯恩达型面上，诱导机翼尾缘气流偏转，同时在高速射流裹挟自由流中的流体围绕柯恩达流动，导致翼型尾缘分离点和前缘驻点位置发生变化，改变机翼表面压力分布，获得飞机控制所需的操纵力和力矩。

2、柯恩达效应描述了流体沿凸面（通常为圆形）切向流动的行为，当射流内的压力梯度与射流弯曲表面流动所需的离心力保持平衡，高速射流就会附着在曲面上流动，射流方向甚至会改变180°。对于钝尾缘翼型而言，尾缘分离点并不是唯一，可以通过环量控制技术，利用柯恩达效应来控制分离点并改变环量。

3、然而，在高亚声速甚至是跨声速自由流条件下，射流和外部自由流速度差异变小，射流对自由流“裹挟”效果变差，导致射流环量控制效率下降。外部自由流速度的提高也降低了射流出口平面的局部静压，影响柯恩达射流的附着流动特性。为了提高射流环量控制技术在高亚声速条件下的控制效率，增加空气压力比（即射流总压和来流静压的比）和利用柯恩达效应在控制分离点并改善环量是唯一的途径。但是，由于为传统的射流环量控制技术提供压缩空气的发动机或机载压气机供气能力有限，换发更大流量的发动机和机载压气机对飞机的结构完整性和轻量化都有一定破坏。因此需要更加高效的射流环量控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有射流环量控制技术提供压缩空气的发动机或机载压气机供气能力有限，在不改变现有发动机或机载压气机的前提下，如何提高射流环量控制技术在高亚声速条件下的控制效率的技术问题，本发明提供一种射流环量控制装置。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明提供一种射流环量控制装置，包括设置机翼内部的射流环量主体、设置在机翼尾缘处的射流出口、以及设置在机翼尾缘处使射流出口处的气流发生偏转的科恩达型面，射流环量主体与射流出口连通，科恩达型面位于射流出口下方，位于科恩达型面下方的机翼尾缘上设置有射流吸气口，机翼内部设置有用于连通射流吸气口与射流环量主体的管道回收系统。

4、具体来说，本方案中，机翼的环量控制是通过在机翼翼面上靠近后缘位置开射流孔，在翼型内部空腔形成高压气流并通过射流孔沿着科恩达型面切向产生射流，射流与外部自由流流混合后沿着弯曲的科恩达型面（圆形后缘表面）形成附壁效应。

5、射流环量主体为射流环量控制装置供给所需气流，高能气流通过射流出口喷出高能气流，在机翼尾缘的柯恩达型面处发生偏转。偏转后的高能气流到达机翼尾缘下方射流吸气口后，多余的高能气流通过射流吸气口流经管道回收系统后，将被回收到射流环量主体中。回收后的高能气流会与射流环量主体输出的低能气流相互掺混，从而增加射流出口处的气流能量，从而提高射流的效能。此种射流环量控制方式，由于同时采用了吹气和吸气两种方式，不仅能回收多余的高能气流，还能通过射流出口的吸气抑制射流的分离，改善射流对外流“裹挟”效果，提高射流环量控制效率。

6、回收后的高能气流提高了射流出口的气流速度，也提高了射流出口平面的局部静压，与常规射流环量控制装置相比，改善了柯恩达射流的附着流动特性。

7、在不改变现有气源供给的基础上，通过管道回收系统回收高能气流实现射流环量控制装置的高压比能量输入，可以解决超声速射流或高亚声速射流在柯恩达型面上激波边界层干扰分离控制的难题，扩大射流在柯恩达型面上保持附着流动的压力比范围，通过提高射流的能量密度，突破环量控制技术的速度瓶颈。

8、通过射流吸气口回收多余的高能气流，降低了射流环量主体的供气压力，有利于减小射流环量主体的重量和尺寸。

9、在一个实施方式中，射流出口、科恩达型面以及射流吸气口均沿机翼尾缘处长度方向布置。

10、在一个实施方式中，射流出口、科恩达型面以及射流吸气口三者沿机翼尾缘处长度方向的延伸长度相等且三者两端对齐。

11、在一个实施方式中，管道回收系统包括多条设置在机翼内的回收管道，各回收管道的一端与射流环量主体内部连通，各回收管道的另一端与射流吸气口连通。

12、在一个实施方式中，多条回收管道等间距并列设置在射流环量主体底部的机翼内。

13、在一个实施方式中，回收管道的直径沿气流回流方向逐步增大。

14、在一个实施方式中，射流环量主体包括依次连通的气源、混合腔以及高压腔，高压腔与射流出口连通，混合腔的体积大于高压腔的体积，各回收管道的一端与混合腔内部连通，各回收管道的另一端与射流吸气口连通。

15、具体来说，气源用于为射流环量控制装置供给所需气流，气流流经高压腔后通过射流出口喷出高能气流，在机翼尾缘的柯恩达型面处发生偏转。偏转后的高能气流到达机翼尾缘下方射流吸气口后，多余的高能气流通过射流吸气口流经射流回收管道后，将被回收到位于高压腔和气源之间的混合腔中。回收后的高能气流会与气源输出的低能气流相互掺混，从而增加射流出口处的气流能量，从而提高射流的效能。此种射流环量控制方式，由于同时采用了吹气和吸气两种方式，不仅能回收多余的气流，还能通过射流出口的吸气抑制射流的分离，改善射流对外流“裹挟”效果，提高射流环量控制效率。

16、在一个实施方式中，气源的数量为多个，混合腔上设置多个与多个气源通过管道一一配合的进气口，多个进气口等间隔设置在混合腔的一侧壁上。

17、具体来说，多个气源以及多个进气口的设置使得气源的低压气体更均匀的进入混合腔。

18、在一个实施方式中，高压腔靠近机翼尾缘一端设置有与外部连通的出气口，科恩达型面为位于出气口内底部且向上凸起的弧面，射流出口为出气口上壁与科恩达型面之间的间隙。

19、科恩达型面处的柯恩达效应，描述了流体沿凸面（通常为圆形）切向流动的行为，当射流内的压力梯度与射流弯曲表面流动所需的离心力保持平衡，高速射流就会附着在曲面上流动，射流方向甚至会改变180°。对于钝尾缘翼型而言，尾缘分离点并不是唯一，可以通过环量控制技术，利用柯恩达效应来控制分离点并改变环量。

20、在一个实施方式中，射流环量主体、科恩达型面以及管道回收系统的材质均为金属材质。

21、本发明的有益效果如下：

22、1、本发明设计合理，通过吹气和吸气同时进行，不仅可以抑制流经柯恩达型面的射流的流动分离，改善射流对外流“裹挟”效果，提高控制效率；还可以通过吸气回收气流，提高气流的利用效率。

23、2、本发明通过对吸气管道对气流的回收，回收的气流在混合腔与气源供给的气流混合后，提高了射流出口处气流的速度和能量，可提高射流环量控制装置的效能。

24、3、本发明通过回收的气流与外部来流混合，可以降低射流环量控制装置对气源的供气压力，可有效降低气源的结构和重量大小。