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等离子体电弧激励器特性及减阻的仿真研究

2020-08-04陈伦江

宇航总体技术 2020年4期

袁 野,赵 青,陈伦江,薄 勇

(电子科技大学, 成都 611731)

0 引言

高超声速飞行器在不改变外形的前提下,通过主动流动控制技术在飞行器局部增升减阻,是最为有效可行的技术方案之一。等离子流动控制技术是基于等离子体气动激励的新概念主动流动控制技术,它利用等离子体作为能量载体向局部流场施加扰动,引起局部流场状态与特性的变化,从而改变飞行器的局部升阻力或力矩,实现对飞行器的流动控制。

国内外学者对等离子体流动控制做了广泛的研究。俄罗斯航天局利用电弧逆向喷流激励器在Ma=4的来流中实现了43%的减阻[1-2]。美国空军实验室仿真发现由于等离子体热效应,在Ma=6的来流中将产生大于12.5%的减阻,减阻主要来源于逆向射流的黏性-非黏性相互作用和热能沉积[3-4]。德克萨斯大学利用等离子体合成射流激励器实现了射流速度300 m/s,在Ma=3的来流中使分离冲击向下游移动约1/4边界层厚度[5]。霍普金斯大学、佛罗里达州立大学利用等离子体合成射流激励器在Ma=1.5交叉流中产生5°转向角[6]。日本东京大学用表面电弧激励器在Ma=7来流中仿真得到阻力系数减小13.1%,实验得到阻力减小23%的结论[7]。美国圣母大学利用浅腔式电弧激励器在Ma=4.5来流中实现了更早的层流-湍流过渡并且防止压缩斜坡上的分离[8]。空军工程大学用表面电弧激励器在Ma=2来流、26°压缩斜坡中产生控制气体气泡(CGBs),CGBs将冲击波的足部区域移除[9]。国防科技大学用等离子体合成射流激励器在Ma=5来流、25°压缩斜坡中使冲击角减小3°[10]。……

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