[发明专利]一种基于方波的高效脉冲喷流发生方法及其装置

说明书

技术领域

本发明是一种可以产生不同频率方波脉冲喷流的高效脉冲喷流发生方法及装置，属于航 空航天技术领域。

背景技术

在现代飞行器的设计中，普遍采用流动控制技术，吹气控制技术作为一种流动控制技术， 具有广阔的应用前景，例如：通过在机翼上翼面吹气来延迟流动分离、增加升力，通过机身 吹气控制机身侧向力、法向力等均应用流动控制技术，基于方波的脉冲喷流作为一种新型的 流动控制技术，具有连续喷流所无法比拟的优点，即需要开时全开，达到最大吹气量，关时 全关，吹气量为零，可以达到省气的目的。

为实现基于方波的脉冲吹气控制，基于方波的高效脉冲喷流发生器的研制成为要解决的 首要问题和难点。针对上述问题，发展了一种一种可以产生不同频率方波脉冲喷流的高效脉 冲喷流发生方法及装置。

发明内容

基于对方波波形的研究，为实现基于方波的脉冲喷流，必须满足如下条件：喷流阀门开 时全开，达到最大喷流量，关时全关，喷流量为零；过渡状态为零或所占比例非常小，实现 喷流量的突变，即可以很短时间内由最大喷流量达到喷流量为零，由喷流量为零达到最大喷 流量。

针对上述存在的问题和要求，提出了一种基于方波的高效脉冲喷流发生装置原理，脉冲 喷流装置包括：驱动装置1(图1)、凸轮2(图1)、连杆3(图1)、滑块4(图1)、吹气缝 5(图1)(其中吹气缝设置在高压吹气腔上)、固定导轨6(图1)，其中固定导轨连接在吹气 腔内，驱动装置带动凸轮旋转，凸轮带动连杆、连杆带动滑块在导轨上做往复运动。其中， 吹气腔通过吹气缝与外界相连，吹气腔内部是高压气体，吹气缝设置在滑块行程之内(滑块 长度尺寸和滑块行程有一定要求)。

随着滑块的往复运动，滑块驱动吹气缝交替开闭，使得吹气腔内高压喷流间断喷出。如 图1示。吹气缝设置在滑块行程正中间，吹气缝的尺寸至少低于滑块行程一个量级。驱动装 置带动凸轮匀速旋转。过渡状态为滑块经过吹气缝的过程，由于吹气缝的尺寸低于滑块行程 一个量级，所以滑块经过吹气缝的时间与整个行程的时间相比很短，即过渡状态占整个过程 的时间比例很小，全开状态和全闭状态占大部分状态，这样就可以达到较好的类似方波的脉 冲波形，下面通过理论计算过渡状态所占的时间比例.

下面是从上止点算起的活塞位移公式：

位移x随凸轮转角和λ的变化关系，其中x为滑块位移，为曲柄转角，λ为连杆比， 即曲柄与连杆的比值。

例：

取凸轮半径为9mm，连杆比为1∶3，吹气缝宽度设置为1mm，吹气缝设置在滑块行程正 中间，这样保证开闭比例为1∶1，经理论计算得过渡状态所占周期比例为3.5％，其他过程均 为全开状态或全闭状态。

本发明为基于方波的脉冲吹气控制的方法提供了前提条件，为流动控制提供了技术储备。

附图说明

图1高效脉冲喷流装置原理图

图2实验测得的高效脉冲喷流装置脉冲波形图

图3实验测得的高效脉冲喷流装置脉冲波形图与理论计算的波形图比较

图4开闭比控制示意图

图中标号如下：

1驱动装置 2凸轮 3连杆 4滑块 5吹气缝 6导轨

具体实施方式

本发明的目的产生不同频率的基于方波的脉冲喷流，高压气腔内高压气通过高效脉冲喷 流发生装置产生高效脉冲喷流，具体技术方案如下：

如图1示。吹气缝设置在滑块行程正中间，吹气缝的尺寸至少低于滑块行程一个量级。 驱动装置带动凸轮匀速旋转，当凸轮从0度转至360度时，滑块移动的次序为 C-D-E-D-C-B-A-B-C，其中：

过程一：滑块移动行程为D-E-D，活塞经过D点后，吹气缝被滑块封死，吹气腔处于全闭 状态(虽然滑块继续运动，但全闭状态将不会改变)。

过程二：滑块移动行程为D-C-B，滑块再次经过D点后，吹气缝渐渐打开，吹气腔处于由 全闭到全开的过渡状态。

过程三：滑块移动行程为B-A-B，滑块经过B点后，吹气缝完全打开，吹气腔处于全开状 态(虽然滑块继续运动，但全开状态将不会改变)。

过程四：活塞移动行程为B-C-D，滑块再次经过B点后，吹气缝渐渐关闭，吹气腔处于由 全开到全闭的过渡状态。