飞翼布局飞行器等离子体激励滚转操控试验.pdf

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1、2017年4月第43卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2017V01．43No．4http：∥bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0309飞翼布局飞行器等离子体激励滚转操控试验姚军锴1’+，何海波1，周丹杰1，何承军1，史志伟2，杜海2(1．北京机电工程研究所，北京100074；2．南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)摘要：飞翼布局飞行器采用多个气动舵面共同作用来控

2、制飞行，常规气动舵面的结构复杂，在大迎角时由于流动分离，舵面操纵效率显著降低。等离子体激励器具有结构简单、重量轻和响应快等优势，常被用在流动控制上。本文利用激励器抑制单侧翼面流动分离产生不对称的气动力，对飞翼布局飞行器滚转通道的控制进行了试验研究，得出了激励器在飞行器上的最优布置位置和最佳控制参数，并和常规副翼舵面滚转操控效果进行了对比。结果表明：布置于内翼、中翼前缘的等离子体激励器能够获得最佳的滚转控制效果；激励器调制频率对飞行器滚转控制效果的影响较大，而激励电压对滚转控制效果的影响较小；与常规副翼相比，等离子体激励器在大迎角时对滚转通道的操控效果优于副翼。关键词：等离子体激励器

3、；飞翼布局；风洞试验；滚转操控；流动控制中图分类号：V211．7文献标识码：A文章编号：1001．5965(2017)04．0701-08飞翼式布局相对于传统布局具有较大升阻比和良好的隐身性能，因而是下一代作战飞机较为理想的气动布局形式。但由于缺少平尾和垂尾，其纵向和航向往往呈现出中立稳定或静不稳定态势，因而此类飞机需要采用推力矢量装置或多个操纵面共同作用来产生所需的操纵力和力矩¨⋯，这就增加了结构的复杂程度，降低了可靠性和隐身性能。主动流动控制技术的发展为其提供了解决思路，近年来研究人员发现采用流动控制手段，可实现对飞行器姿态的控制¨⋯。孔轶男等。51采用喷流的方式，实现了小展弦

4、比飞翼布局飞行器横向控制，Moeller和Rediniotis¨1在三角翼模型上通过射流改变涡破碎位置，实现了飞行器气动力矩的控制。而等离子体气动激励作为一种新的主动流动控制方法，具有结构简单、重量轻、厚度小和功耗低的特点，因此在流动控制和飞行控制方面有广阔的应用前景∞4。。国内外在等离子体应用方面开展了大量研究，Patel等。10。111采用等离子体激励器对1303飞翼布局飞行器进行了风洞试验，结果表明通过等离子体激励器对机翼表面流动进行控制能够显著增加飞行器的升力，并由此提出了采用等离子体进行飞行控制的概念。Nelson等¨21在1303飞翼布局飞行器上布置等离子体激励器，产生

5、了等同于传统控制舵面的滚转力矩。国内杜海等”13。141采用等离子体激励方式对飞翼布局飞行器进行了风洞试验，结果表明，在飞行器不同位置布置激励器，可实现对飞行器滚转、偏航和俯仰力矩的控制，等离子体激励器获得的气动力矩可达到常规舵面一定偏转角度的控制效果。从国内外目前的研究情况看，对飞翼布局飞行器应用等离子体激励器进行增升¨’”。和气动力矩控制¨3‘“1为主要的研究热点，而对于等离子收稿日期：2016-04-18；录用日期：2016∞5—13；网络出版时间：2016旬9—12tO：28网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160912

6、．1028．003．html{通讯作者：E—mail：yjkl031@163．com；f用格式：姚军锴，何海波，周丹杰，等．飞翼布局飞行器等离子体激励滚转操控试验口J．北京航空航天大学学报，2017，43H)：701．708．YAOlK．HEHB．ZHOUD1．eta1．TestsofflyingwingaircraftrollcontrolusingplasmaactuatorCj3．JournalofBei—ringUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43一)：701-708(inChinese)．702北京航空航天大学学报2

7、017年体激励器布置位置和放电参数对产生控制力矩影响方面的研究较少。已有研究表明，激励器布置位置和放电参数能够显著影响其控制效果‘”。19I。因此，本文开展了飞翼布局飞行器等离子体激励滚转操控研究，为今后等离子体激励器实际应用中的位置、放电参数选择提供了借鉴和指导。1试验系统1．1等离子电源本文试验选用2种等离子体电源，分别为纳秒脉冲等离子体电源和AC等离子体电源。纳秒脉冲等离子体电源输入为O～220V，50Hz的交流电，输出电压在0～50kV连续可调，放电频率调节范