[发明专利]采用等离子体激励器进行飞行器姿态控制的方法

说明书

技术领域

本发明属于流动控制技术领域，涉及到一种等离子体激励器实现对飞行器的气动力及气动力矩的控制。

背景技术

作用在飞行器上的外力有重力G，气动力R,发动机推力P。重力不能人为控制，通过控制相应的操纵机构可以控制P和R，从而改变飞行器的飞行轨迹，实现飞行控制。将P+R命名为可控力，沿着飞行速度和垂直于飞行速度的方向可分解为可控切向力和可控法向力，前者用来改变飞行器的飞行速度小，后者改变飞行器飞行速度的方向。对于通常飞机，调节发动机油门或打开减速板来调整可控切向力，从而达到调整飞行速度的目的。

可控法向力由以下方法实现：通过操纵副翼，飞机的倾斜姿态发生改变，造成升力Y方向发生变化；通过操纵升降舵，飞机的俯仰姿态发生改变，迎角发生变化，随之升力Y的大小也发生改变；通过操纵方向舵，飞机的偏航姿态发生改变，随之侧力Z也改变；如果同时改变飞机的俯仰﹑滚转和偏航姿态，则升力的大小和方向及侧力同时变化，从而实现飞机在空间的任何方向的操作。

但常规操纵舵面有其不足，包括舵面在大迎角飞行时效率低甚至完全失去效率，为飞行器的大迎角可控飞行带来安全隐患；同时，庞大复杂的操纵机构给飞机增加了许多额外的重量，燃油消耗也增加了许多，如何减少燃油消耗，增大航程，对军民飞机来说都是人们不断追求的目的；对军用飞机来说，无舵面也大大增加了飞行器的隐身性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够克服飞机传统的操纵舵面的不足，利用分布式等离子激励器代替飞机传统操纵舵面，减小飞机重量，摒弃复杂的姿态控制操纵系统，节省飞机燃油消耗并全面提升飞机气动特性的采用等离子体激励器进行飞行器姿态控制的方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种采用等离子体激励器进行飞行器姿态控制的方法，其特征在于：该方法是通过在机翼表面不同位置安装SDBD激励器和H型激励器而实现的，在所述SDBD激励器和H型激励器的裸露电极和覆盖电极之间通入高压高频电源，电极间的气体会被击穿而产生放电，SDBD激励器在顺电场方向产生壁面射流，H型激励器产生垂直于壁面的射流，同时伴随着冲击波注入效应、局部温度场改变，从而实现对机翼表面流场的控制，并通过改变激励器的激励条件，包括激励电压、调制频率和占空比，实现比例控制，达到对飞机飞行姿态的控制。

作为本发明的一种优化方法：所述飞机飞行姿态控制包括飞机升力的控制、飞机偏航力矩的控制、飞机俯仰力矩的控制和飞机滚转力矩的控制，其中包括如下具体操作：

飞机升力的控制，采用下列两种方式中的任意一种：

1.在飞行器的左右机翼前缘对称设置各一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极前面；

2.在飞行器左右机翼的后缘对称设置各一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极后面；

飞机偏航力矩的控制，采用下列五种方式中的任意一种：

1.在飞行器左机翼的前缘设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极前面；

2.在飞行器左机翼的前缘设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极前面，并在飞行器右机翼的后缘设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极后面；

3.在飞行器左侧机翼的顺风面设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极后面；

4.在飞行器左侧机翼的翼尖设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极靠近翼根方向，上表面的裸露电极靠近翼尖方向；

5.在飞行器左侧机翼的翼尖设置H型激励器；

飞机俯仰力矩的控制，采用下列两种方式中的任意一种：

1.在飞行器左右两侧机翼的前缘对称的各设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极前面；

2.在位于飞行器机翼的最大厚度处设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极后面；

飞机滚转力矩控制，采用下列三种方式中的任意一种：

1.在位于飞行器左侧机翼前缘设置一个SDBD激励器，从机尾向机头看，所述SDBD激励器下表面的覆盖电极位于上表面的裸露电极前面；