[发明专利]直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列激励装置和方法

说明书

提供一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，包含一个直流电源、一个高压脉冲发生器、两个高压硅堆、两个电阻器、一个高压电子开关Q1和若干个等离子体合成射流激励器串联在一起形成的阵列；高压脉冲发生器、高压硅堆D2和等离子体合成射流激励器阵列组成一个高压击穿回路；直流电源、电阻器R2、高压硅堆D1和激励器阵列组成了一个直流供电回路，保证放电不熄灭；直流电源、高压电子开关Q1、电阻器R1、高压硅堆D1和激励器阵列形成一个脉冲放电回路；这三个供电回路交替工作，来实现等离子体合成射流的高频工作。还提供一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励方法。本发明激励装置只需要一次高压击穿过程，不使用重频高压脉冲电源。

技术领域

本发明涉及主动流动控制领域，尤其是一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列激励装置和方法。

背景技术

增升减阻是飞行器发展的永恒主题。当前，基于传统布局的飞行器设计已经达到了很高水平，要想进一步提升飞行器的性能必须依赖主动流动控制技术。该项技术的核心是激励器。等离子体合成射流激励器作为一种特殊的主动流动控制激励器，具有射流速度高(＞500m/s)、激励频带宽(10kHz)的显著优势，因而在主动流动控制领域应用前景广阔。但受射流孔径(1-3mm)和腔体体积的限制，单个等离子体合成射流激励器的流动控制范围极其有限，沿着展向一般不超过10mm。为了实现飞机襟翼在大偏转角度下数十米空间尺度的流动分离控制，需要将多个等离子体合成射流激励器排布在一起，形成一个阵列。现有的等离子体合成射流阵列激励产生装置大致可以分为两类。一类是串联式放电电路(Boretskij V.et al.Properties of Multi-Spark Plasma Discharge Developed forFlow Control.AIAA 2016-0451，2016.；吴云，张志波，金迪，甘甜，宋慧敏，贾敏，梁华。“单电源驱动阵列式等离子体合成射流流动控制装置及流动控制方法”，申请号：201910669998.7，2015)，需要一个高压重频脉冲发生器对多个气体间隙组成的阵列进行周期性的击穿，缺点是重频击穿过程中的电磁干扰大、高压开关器件成本高。另一类是并联式放电电路(邵涛，王磊，章程，严萍，罗振兵，王林。“多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源”，申请号：201510578087.5，2015；邵涛，王磊，章程，严萍，罗振兵，王林。“多个等离子体合成射流激励器同步放电的高压脉冲电源”，申请号：201510058090.4，2015)，即每个激励器都与一个包含了电阻、变压器绕组和其他半导体器件的高压发生回路相连。并联放电电路虽然不需要高压开关，但电源体积大、元器件多，并且各个激励器的放电并不严格同步。综上，如何采用简单的电路实现等离子体合成射流阵列的高频低噪同步放电迄今仍是个难题。

发明内容

本发明提出一种直流电弧驱动的等离子体合成射流阵列同步激励装置，其特征在于，包含直流电源、高压脉冲发生器、第一高压硅堆D1、第二高压硅堆D2、第一电阻器R1、第二电阻器R2、高压电子开关Q1，以及多个等离子体合成射流激励器串联在一起形成的等离子体合成射流激励器阵列；其中

高压电子开关Q1与第一电阻器R1相串联形成串联结构，该串联结构再整体与第二电阻器R2相并联，形成串并结构；该串并结构的两端中，高压电子开关Q1端与直流电源正端相连，两个电阻器连接端与第一高压硅堆D1的正端相连；高压脉冲发生器正端接第二高压硅堆D2的正端，第二高压硅堆D2的负端与第一高压硅堆D1的负端相连接；多个等离子体合成射流激励器串联在一起形成等离子体合成射流激励器阵列；在该阵列中，第一等离子体合成射流激励器的左端与第一高压硅堆D1负端、第二高压硅堆D2负端相连，右端与第二等离子体合成射流激励器的左端相连；第二等离子体合成射流激励器右端与第三等离子体合成射流激励器左端相连...诸如此类，构成首尾相接结构；阵列末尾第N等离子体合成射流激励器的右端接地，N为等离子体合成射流激励器个数；直流电源负端、高压脉冲发生器负端均接地。