等離子體激勵器周圍的流場情況

 據(jù)EurekAlert!：為了進(jìn)一步提高等離子體流動控制技術(shù)的工程應(yīng)用價值, 最近一篇研究論文在100 m/s風(fēng)速下開展了新型等離子體氣動激勵控制某型無人機(jī)失速分離的實驗研究, 初步分析了控制機(jī)理.

這篇名為“高風(fēng)速下介質(zhì)阻擋放電等離子體對某型無人機(jī)失速分離的控制”的研究論文即將發(fā)表于《中國科學(xué): 物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》2014年第6期. 該論文采用流動顯示與測力實驗相結(jié)合的方法, 研究了等離子體氣動激勵對無人機(jī)失速分離的控制, 由西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院張鑫博士研究生擔(dān)任通訊作者撰寫.

介質(zhì)阻擋放電等離子體流動主動控制技術(shù)作為一種新型流動主動控制技術(shù), 通過在飛行器翼面布置電極組, 能夠有效控制飛行器表面繞流邊界層的轉(zhuǎn)捩和分離, 提高飛行器升阻比和失速迎角. 該技術(shù)預(yù)期可用于高空長航時無人機(jī)、先進(jìn)大型運輸機(jī)、戰(zhàn)略轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)氣動設(shè)計和改進(jìn), 擴(kuò)大飛行迎角, 提高機(jī)翼可用迎角和舵面操縱效能, 提高升力, 減小阻力, 從而顯著提高飛行器的性能. 因此, 該技術(shù)在未來飛行器研制中有重大應(yīng)用前景. 從國內(nèi)的研究文獻(xiàn)來看, 介質(zhì)阻擋放電流動主動控制技術(shù)的研究多數(shù)停留在低風(fēng)速范圍內(nèi), 來流馬赫數(shù)不超過0.1, 而在實際飛行中, 飛行器飛行速度多在100 m/s 以上. 因此, 為使等離子體流動控制技術(shù)具有實際應(yīng)用價值, 就必須提高等離子體在高風(fēng)速下的控制能力.

該研究的創(chuàng)新之處在于首次采用整個金屬模型作為下層電極, 發(fā)展了一種新型的等離子體激勵器, 顯著提高了等離子體在高風(fēng)速下的控制效果. 研究結(jié)果表明：（1）這種新型的激勵器不僅能產(chǎn)生誘導(dǎo)氣流, 而且能與邊界層相互耦合, 演化產(chǎn)生旋渦結(jié)構(gòu), 促進(jìn)邊界層中的低能流與邊界層外的高能流發(fā)生摻混, 向邊界層注入能量, 抑制邊界層的失速分離（如圖1）；（2）在來流風(fēng)速100m/s 的情況下, 該激勵器能較好地抑制無人機(jī)繞流流場分離, 失速迎角推遲約30%, 升阻比最大提高80%.

該研究對于提升等離子體在高風(fēng)速下的控制能力具有參考價值, 對于提高等離子體流動控制技術(shù)的工程化應(yīng)用程度具有重要意義。