[发明专利]用于多个等离子体合成射流激励器同步放电的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体合成射流激励技术领域，具体而言，涉及一种用于多个等离子体合成射流激励器同步放电的装置和方法。

背景技术

等离子体流动控制是基于空气动力学的原理，在电场作用下产生等离子体，利用等离子体对流场的可控扰动实现流动控制。等离子体合成射流激励器具有质量轻、工作频带宽的优点，是等离子体流动控制中的核心部件。

目前，等离子体合成射流的研究大多是基于单个等离子体合成射流激励器进行的。专利102167163提出了一种提高机翼升力的合成射流环量控制方法，此方法虽然提高了机翼升力，但对合成射流激励器的摆放位置要求较高。专利104202898设计了一种基于高超声速流能量利用的零能耗零质量合成射流装置，该装置利用了三电极的合成射流激励器，虽然响应速度高，但工作效率较低。专利104168743设计了一种基于矢量合成双射流激励器的电子元件及其散热方法，该激励器有两个开口，工作面积大，与一个开口的合成激励器相比，合成射流速度较低，不适用于高速流动控制。德克萨斯大学研制一套面向单个合成射流激励器的脉冲源，包括高压直流电源、储能电容、限流电阻、MOSFET开关，在5mm间距下，放电点电压约为2.2kV，放电电流约为3A，但是该装置结构相对零散，功率较小，产生的合成射流速度较低。

为了使等离子体合成射流能够进行高效率、大范围、多角度的流动控制，更快的投入到飞行器流动控制的实际应用中，多个等离子体合成射流激励器同步运行的方法被提出。俄亥俄州立大学研制了一款面向等离子体合成射流并联放电的装置，主要原理是直流电源给电容供电，通过触发控制8路MOSFET开关的导通关断，实现等离子体合成射流同步运行，3mm间距下负载放电电压约为4kV，放电电流0.25A，但是该装置的放电电流较小，对腔体的加热效果较弱，不能产生高速的合成射流。

综上所述，国内外对单个等离子体合成射流的研究较多，而对多个等离子体合成射流激励器同步运行的方法及装置研究较少。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于多个等离子体合成射流激励器同步放电的装置和方法。

本发明提供了一种用于多个等离子体合成射流激励器同步放电的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，第一供电电源给脉冲发生器模块提供电源，所述脉冲发生器模块的脉冲信号经ARM芯片输出后转换成电信号，所述电信号经电-光转换板转换为脉宽、频率、脉冲个数可调的光信号，所述光信号经光-电转换板变为电信号为开关同步驱动电路开关提供驱动信号；

步骤2，第二供电电源为开关同步驱动电路提供电源，所述第二供电电源经第一整流器给储能电容充电，当所述开关同步驱动电路开关的触发极接收到开关同步驱动触发电路的触发信号时，所述开关同步驱动电路开关闭合，多个隔离脉冲变压器的原边同时产生幅值、脉宽相同的电压信号，经多个所述隔离脉冲变压器升压，在多个所述隔离脉冲变压器的副边同时产生驱动信号，经多个分压电阻分压，得到幅值合适的电压、电流驱动信号，为多路高压脉冲电路开关提供同步触发信号；

步骤3，第三供电电源为包含多路高压脉冲电路模块的高压脉冲电路提供电源，所述第三供电电源经第二整流器给多个初级电容充电，多个所述初级电容分别与多个次及电容、多个脉冲变压器的原边串联，给多个所述次级电容充电，当多个高压脉冲触发电路开关接收到多路所述开关同步驱动电路的触发信号时，多个高压脉冲电路开关同时闭合，多个所述次级电容同时放电，在多个所述脉冲变压器原边产生低压脉冲，经多个所述脉冲变压器升压产生高压脉冲，通过多个限流电阻给多个放电电容充电，当多个所述放电电容的电压超过多个负载的击穿电压时，多个所述负载同时放电，产生多路等离子体合成射流。

作为本发明进一步的改进，步骤2中所述开关同步驱动电路可产生脉宽0～100us、电压0～30V可调的多路同步驱动信号，调节所述分压电阻阻值，可改变驱动电流值，所述开关同步驱动电路可用于驱动不同型号的小功率半导体开关。

作为本发明进一步的改进，步骤3中所述高压脉冲电路可产生0～10kV可调的电压，所述高压脉冲电路可使所述等离子体合成射流激励器放电电流超过100A，产生强有力的合成射流。

作为本发明进一步的改进，步骤3中多个所述高压脉冲电路可与所述等离子体合成射流激励器配合，产生多路同步的等离子体合成射流。