[发明专利]一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置

说明书

本发明公开一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置，涉及主动流动控制领域，包括设置于水下滑翔机机翼底部前端的扩散硅压力传感器，扩散硅压力传感器连接有控制单元，控制单元分别连接有位于水下滑翔机机翼底部前端的微型吸水泵组和位于水下滑翔机机翼底部后端的微型喷水泵组，微型吸水泵组和微型喷水泵组分别通过管路连接有储水仓；水下滑翔机机翼上表面的前端和后端分别开设有多个机械式喷口，微型吸水泵组与位于水下滑翔机机翼上表面前端的机械式喷口连接，微型喷水泵组与位于水下滑翔机机翼上表面后端的机械式喷口连接。本发明通过局部扰动，获得局部或全局的有效流动改变，进而实现增升减阻、改善流场、抑制噪声等目的。

技术领域

本发明涉及主动流动控制技术领域，特别是涉及一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置。

背景技术

水下滑翔机(Underwater Glider，UG)是一种利用净浮力和姿态角调节获得推进力的新型水下航行器。相比于传统水下航行器，水下滑翔机具有航程远、持续工作能力强和经济性好等优点。水下滑翔机作为一种水下无人智能移动平台，在探索海洋资源、海洋科学考察和军事等领域有着广阔的应用前景和巨大的潜在价值。水下滑翔机按照外形可分为传统回转体式和翼身融合式两类。由于回转体壳体外形不能像水翼一样提供非常高的升力，所以传统回转体式滑翔机在加装高展弦比水翼下的最大升阻比也只能达到5左右。而翼身融合式水下滑翔机由于具有更大的水翼面积能显著提高升阻比。

水下滑翔机滑翔比是决定其航程和经济性的关键因素之一，而滑翔比主要取决于水下滑翔机的升阻比。因而，升阻比对滑翔机航程和经济性至关重要。目前，翼身融合水下滑翔机通过外形优化设计升阻比可达15～20，然而不管外形怎么优化，在航行过程中由于流动分离现象的存在，导致阻力系数增加和升力系数减小，限制其升阻比的进一步提升。而且，仅依靠外形优化来提升水下滑翔机的升阻比会使得滑翔机内部空间狭窄，削弱其探测能力或者工作时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过局部扰动，获得局部或全局的有效流动改变，进而实现增升减阻、改善流场、抑制噪声等目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于定常吹吸流的水下滑翔机闭环主动流动控制装置，包括设置于水下滑翔机机翼内底部前端的扩散硅压力传感器，所述扩散硅压力传感器连接有控制单元，所述控制单元分别连接有位于所述水下滑翔机机翼内底部前端的微型吸水泵组和位于水下滑翔机机翼内底部后端的微型喷水泵组，所述微型吸水泵组和微型喷水泵组分别通过管路连接有储水仓；所述水下滑翔机机翼上表面的前端和后端分别开设有多个机械式喷口，所述微型吸水泵组与位于所述水下滑翔机机翼上表面前端的机械式喷口连接，所述微型喷水泵组与位于所述水下滑翔机机翼上表面后端的机械式喷口连接。

可选的，所述机械式喷口处设置有机械式喷口调节装置；所述机械式喷口调节装置包括设置于所述水下滑翔机机翼上表面下端的密封外壳，所述密封外壳内安装有固定阀体，所述固定阀体一端分别与微型喷水泵组或微型吸水泵组连通，所述固定阀体另一端连通有旋转阀体，所述旋转阀体上安装有喷嘴，所述喷嘴开口端位于所述机械式喷口位置处；所述喷嘴靠近所述机械式喷口位置处穿设有挡流板，所述挡流板位于所述机械式喷口下方；所述旋转阀体连接有数控舵机，所述数控舵机与所述控制单元连接。

可选的，位于所述微型喷水泵组处的机械式喷口的喷流速度值为：

U_jet＝U_blowingd_jet

U_blowing表示机械式喷口的喷流速度值；d_jet为射流出射方向的单位矢量，并定义d_jet与机翼翼型当地表面切向的夹角θ_jet为射流偏角。