等离子体流动控制技术及其在飞行器上的应用研究

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1、中图分类号：V211论文编号：102870113-S032学科分类号：080103硕士学位论文等离子体流动控制技术及其在飞行器上的应用研究研究生姓名杜海学科、专业流体力学研究方向实验流体力学指导教师史志伟教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一二年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringPlasmaFlowControlTechnologyAndItsApplicationonFlightVehicleAThesisinFluid

2、MechanicsbyDuHaiAdvisedbyProf.ShiZhiweiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影

3、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要等离子体流动控制技术是一种新型的主动流动控制技术，本文对等离子体流动控制技术的基本原理及其在飞行器上的应用进行了细致研究。论文首先简要介绍了等离子体放电理论，分析了等离子体对流场进行流动控制的三个机理，介绍了等离子流动控制技术在航空领域内的应用。而后，进行了等离子体激励器的设计及激励参数优化设计，分析了SDBD(表面介质阻挡放电)激励器的启动涡及诱导产生射流的机理。通过PIV测试技术研究了SDBD激励器空间流场分布以及影响射流大小的因素，并介绍了O型、H

4、型、栅型激励器的射流特点。将激励器布置在平板上进行风洞吹风试验研究，证明了其对流场作用的有效性。然后，将等离子体激励器用于直机翼微型飞行器的流动分离控制，等离子体激励器能够很好的实现分离流场再附。在机翼的不同位置布置不同的激励器，实现了飞行器的滚转、偏航、俯仰力矩控制，通过烟线和PIV流动测量技术，研究了等离子体激励器对飞行器气动力矩控制的机理，主要是流动分离的控制。并将等离子体激励器应用于飞翼布局飞行器，实现了飞翼飞行器的气动力矩控制，并做了比例控制实验，通过流场测量分析了气动力矩控制机理为分离流与旋涡的控制。最后，将实验得到的飞翼布局飞行器基本的气动数据，与等离子体产生的“操纵

5、舵效”数据进行气动建模，建立了飞行仿真模型，对飞行器的定直平飞、拉起、盘旋机动动作进行了飞行仿真，验证了等离子体激励器对飞行器姿态控制的有效性。关键词：等离子体，流动控制，飞行控制，飞翼，微型飞行器，PIVI等离子体流动控制技术及其在飞行器上的应用研究ABSTRACTPlasmaflowcontroltechnologyisanewtypeactiveflowcontroltechnology.Thisresearchfocusesonthebasalprincipleofplasmaflowcontroltechnologyanditapplicationsonflightveh

6、icle.First,theplasmadischargetheoryisintroduced,threebasictheoriesthatplasmaactonflowarediscussed,andthispartalsointroducesitsapplicationonourvehicle.Then,thedifferentplasmaactuatorsaredesignanditsparametersareoptimized.Inthispart,themechanismofinducedjetbySDBDplasmaactuatorisanalyzed,theflowf

7、ielddistributionandtheinfluencefactorsofjetspeedareresearchedbyPIVtechnology.Atthattime,theO-type,H-typeandGrid-typeplasmaactuatorsanditjetcharacteralsoareshow,andthewindtunnelexperimentofdifferentplasmaactuatorsprovedtheeffectivenessof