專利名稱：激波形狀控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低流動損失的特別適用于超聲速進氣道、高超聲速進氣道等流體機械的激波形狀控制器。
背景技術：
激波是超聲速流動中的一類重要流動現象，其形狀和特性在很大程度上決定了各種超聲速流體機械的工作效率乃至穩定性。例如對于超聲速推進系統而言，激波系的配置顯著影響著其進氣系統的流量系數和工作效率；對于超聲速飛行器而言，外流場的激波顯著影響著其升阻力特性。為此，若能對激波的形狀和特性實現方便的控制，則有望對流體機械的工作狀態進行實時調節，使其在不同工況下均工作在較優狀態，提高其整體性能。然而，由于激波的形狀及特性僅與來流條件(馬赫數、攻角等)以及物面形狀有關，因而對其的控制并不簡單。目前，在工程實際中得到應用的激波控制技術均是通過改變物面的幾何參數來實現的。如英國“協和”飛機的變幾何進氣道，便是通過改變各級壓縮斜板的角度來調整進氣道口部激波的角度，使不同馬赫數下進氣道的口部波系盡可能保持貼口狀態，從而獲取高的流量系數和總壓恢復。該類技術的實現需要設置專門的作動機構，使得流體機械的結構變得復雜，重量顯著增加，有效空間下降，可靠性降低，并帶來了控制、封嚴等一系列問題。
另外，基于強磁場干擾的激波控制技術是目前正在研究的一類新興技術。在物面內部埋入可控的磁場發生器，利用來流已有或人工制造的等離子環境，通過洛倫茨力來改變氣流的運動方向，進而對外部流場中的激波特性進行控制。但由于需要設置等離子激發器、可控電磁場發生器、能量存儲器、能量轉換器等專用裝置，采用該技術能獲得的凈收益到底如何，目前仍是一個疑問，特別是對于飛行器一類的流體機械而言。而且，強磁場的疊加還可能給飛行器的制導、通訊等方面帶來不可低估的負面影響。
發明內容
1、發明目的為了解決現有技術中需要通過配置復雜的輔助設施或需要轉動流體機械的物面來對激波形狀和特性進行控制的不足，本發明提供一種激波形狀控制器，該激波形狀控制器的幾何形狀固定、結構簡單、容易操作、成本較低，僅僅通過調節閥門的開度即可完成對激波形狀的控制。
2、技術方案本發明所述的一種激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板、穩壓腔、管路和閥門；設置在流體機械腔體內的一端連接高壓源的管路上安裝有閥門，管路另一端通過流體機械內壁與設置在流體機械上蓋斜板內的穩壓腔相通，穩壓腔與安裝在流體機械上蓋斜板上的多孔或多縫板相連。通過控制閥門的開度調節由多孔或多縫板注入外部流動區間的二次流流量，即可實現對激波形狀的實時控制。
若多孔或多縫板上孔或縫的軸線與流體機械板面的夾角過小則驅動壓比偏高，夾角過大則流動損失偏大，所以根據對激波形狀控制的實際需要，多孔或多縫板上孔或縫的軸線與流體機械板面的夾角范圍可在20°～160°之間選取。
本發明的工作原理是在產生激波的物面的前端，通過多孔或多縫板按一定的沿程分布規律向外部流動區間注入少量的二次流體16，由于注入后的二次流在物面附近需占據一定的流動空間，并且會帶來擾動導致一定的總壓損失，因此使得外部被控制的主流在壁面附近區域的流通能力不斷減弱，其“氣動等效邊界”15被迫向外局部偏轉。于是，在彎曲的“氣動等效邊界”15的前端發出了一個弱壓縮波束11，而在后端則發出了一個膨脹波束12，這兩個波束與物面前端發出的激波14相干擾，使得激波14局部彎曲并向外偏轉，形成彎曲激波13，從而實現對激波14形狀的控制。通過閥門4適當調整二次流16的流量，即可對激波14形狀進行實時控制。
3、有益效果本發明所述的激波形狀控制器不僅幾何形狀固定、結構簡單、所占空間較小，而且具有控制流量小、驅動壓比低的特點，因而易于在各種流體機械中集成。并且，本發明中二次流是以分布式、連續型的方式注入的，故給外流帶來的總壓損失較小，有利于流體機械的高效工作。
圖1是本發明的工作原理圖，圖中弱壓縮波束11、膨脹波束12、彎曲激波13、激波14、氣動等效邊界15、二次流體16。
圖2是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
如圖2，本激波形狀控制器所涉及到的部件名稱包括多孔或多縫板1、穩壓腔2、管路3、閥門4、高壓源5和流體機械6；通過管路3從流體機械6內的高壓源5中提取少量的二次流，其流量經閥門4控制且一般小于主流流量的2％，輸入設置在流體機械6上蓋斜板內的穩壓腔2內，而后二次流以穩定的壓強經多孔或多縫板1注入流體機械6上蓋斜板附近的外部流場中，由于附加質量的引入以及注入擾動帶來的流動損失，主流在靠近流體機械6壁面區間的流通能力不斷減弱，形成彎曲的“氣動邊界”而被迫向外局部偏轉，因而產生一束弱壓縮波及一束膨脹波與流體機械6斜板前端發出的激波相干擾，使之彎曲并向外偏轉。在工作過程中，可根據流體機械最佳工作狀態的需要，通過控制閥門4的開度對二次流流量進行調節，從而實現對激波形狀的實時控制。
權利要求
1.一種激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板(1)、穩壓腔(2)、管路(3)和閥門(4)；設置在流體機械(6)腔體內的一端連接高壓源(5)的管路(3)上安裝有閥門(4)，管路(3)另一端通過流體機械(6)內壁與設置在流體機械(6)上蓋斜板內的穩壓腔(2)相通，穩壓腔(2)與安裝在流體機械(6)上蓋斜板上的多孔或多縫板(1)相連。
2.根據權利要求1所述的一種激波形狀控制器，其特征在于多孔或多縫板(1)上的孔或縫的軸線與流體機械(6)板面的夾角范圍在20°～160°之間。
全文摘要
本發明提供了一種低流動損失的特別適用于超聲速、高超聲速進氣道等流體機械的激波形狀控制器，其特征在于它包括多孔或多縫板、穩壓腔、管路和閥門；設置在流體機械腔體內的一端連接高壓源的管路上安裝有閥門，管路另一端通過流體機械內壁與設置在流體機械上蓋斜板內的穩壓腔相通，穩壓腔與安裝在流體機械上蓋斜板上的多孔或多縫板相連。本發明的優點是不僅幾何形狀固定、結構簡單、所占空間較小，而且具有控制流量小、驅動壓比低的特點，因而易于在各種流體機械中集成。
文檔編號F15D1/00GK101033763SQ20071002058
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者譚慧俊, 孫姝, 張紅英, 陳智, 李光勝 申請人:南京航空航天大學