[发明专利]用于主动流动控制的方法、流动主体和飞行器

说明书

本发明涉及一种用于主动流动控制的方法、流动主体和飞行器。用于主动流动控制的方法包括：通过借助于联接至流动表面的第一致动部位的第一流动控制致动器将第一涡流结构引入到流体流中而在流体流中产生第一局部速度场；以及当第一涡流结构的头部涡流已经随着流体流传送到第二致动部位的下游时，借助于联接至流动表面的第二致动部位的第二流动控制致动器将第二涡流结构引入到第一局部速度场中，第二致动部位位于第一致动部位的下游。

技术领域

本发明涉及用于主动流动控制的方法、流动主体和飞行器。

尽管适用于受到流体流动影响的任何种类的流体流动场或结构，但是将结合飞行器更详细地说明本发明及对应的潜在问题。

背景技术

诸如飞行器的机翼或控制表面等流动主体通常需要完全附着的气流以在各种流动条件下正常工作。例如，针对高海拔的巡航飞行阶段期间出现的高流动速度，优化了飞行器机翼的流动表面。然而，在起飞和着陆阶段，机翼需要以低流速提供升力，并且通常以高俯仰角定位。为了满足这些要求并防止特别是在高俯仰角时的失速或气流分离，当今的飞行器机翼配备有高升力装置，例如设置在机翼的前缘处的缝翼和襟翼，缝翼可从前缘延伸，从而允许空气从机翼的压力侧溢流到机翼的吸入侧，其中，溢流的空气给吸入侧的流动增能，从而防止气流分离。此外，已知包括所谓的克鲁格襟翼或所谓的前缘襟翼的机翼。这种类型的襟翼设置在机翼的前缘处，并且是可移动的，以便局部减小流体流的迎角。

此外，可以采用流体致动器来防止气流分离。通常，流体致动器联接至流动表面上的开口，并被配置为将连续的或脉冲状的射流喷射到流过流动表面的流中，以给气流的边界层增能以防止流分离。

EP3144221A1描述了一种协作式的致动器系统，其具有第一排致动器和位于第一排下游的第二排致动器，这些致动器被配置为喷射脉冲状的空气流。第一排将第一流结构(即，涡流结构)引入到流过流动表面的流体流中，并且基于测得的第一流结构的传送来控制第二排致动器，以便放大第一流结构。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于主动流动控制的改进的、特别是稳健且可靠的方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于对沿着流动表面流动的流体流进行主动流动控制的方法。该方法包括：通过借助于联接至流动表面的第一致动部位的第一流动控制致动器将第一涡流结构(例如，马蹄形涡流)引入到流体流中而在流体流中产生第一局部速度场；以及当第一涡流结构的头部涡流已经随着流体流传送到流动表面的第二致动部位的下游时，借助于联接至位于第一致动部位下游的第二致动部位的第二流动控制致动器将第二涡流结构(特别是马蹄形涡流)引入到第一局部速度场中。

根据本发明的第二方面，提供了一种流动主体系统。该流动主体系统包括限定流动表面的流动主体。流动主体包括在一排第一致动部位处联接至流动表面的一组第一流动控制致动器，其中，第一致动部位在第一方向上彼此间隔开。第一流动控制致动器被配置为在沿着第二方向沿着流动表面流动的流体流中产生第一涡流结构和对应的第一局部速度场，第二方向横向于第一方向延伸。流动主体还包括一组第二流动控制致动器，该第二流动控制致动器在一排第二致动部位处联接至流动表面，并被配置为在流体流中产生第二涡流结构和对应的第二局部速度场，其中第二致动部位在第一方向上彼此间隔开，并且定位成在横向于第一方向延伸的第二方向上与上述一组第一致动部位间隔开。该系统还包括通信地连接至第一流动控制致动器和第二流动控制致动器的控制器。控制器被配置为依据根据本发明的第一方面的方法来控制第一流动控制致动器。即，控制器被配置为控制第一致动器以通过将第一涡流结构引入到流体流中而在沿着第二方向沿着流动表面流动的流体流中产生第一局部速度场，并当第一涡流结构的头部涡流已经随着流体流传送到一排第二开口的下游时，控制第二流动控制致动器以将第二涡流结构引入到第一局部速度场中。

根据本发明的第三方面，提供了一种飞行器，其包括根据第二方面的流动主体系统。流动主体可以形成飞行器的机翼、机翼的一部分、垂直安定面、水平安定面或受到流体流动影响的飞行器的另一结构。