等离子体流动控制技术及其在飞行器上的应用研究

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。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

第二章 等离子体流动控制理论

2.1 等离子体基本知识

2.2 等离子体的产生

2.3 介质阻挡放电的物理过程

2.4 等离子体诊断技术

2.5 低温等离子体流动控制机理及在航空航天领域的应用

第三章 实验设备和方法

3.1 高频高压等离子体电源

3.2 流动显示、测量系统

3.3 实验风洞及模型安装

3.4 气动力测试系统

第四章 等离子体激励器的设计及参数优化

4.1 等离子体激励器特性

4.2 其他衍生激励器特性

4.3 等离子体激励器对流场的扰动研究

4.4 小结

第五章 微型飞行器流动分离及气动特性控制

5.1 飞行器基本特性研究

5.2 流动分离控制

5.3 等离子体激励器对气动力矩的控制

5.4 流场测量及控制机理分析

5.5 小结

第六章 飞翼布局飞行器的气动特性控制

6.1 飞翼布局飞行器基本特性研究

6.2 等离子体激励器对气动力矩的控制

6.4 小结

第七章 基于等离子体激励器控制的飞行器飞行控制仿真

7.1 飞行仿真基本方法

7.2 等离子体飞行控制仿真结果

7.3 小结

第八章 结论与展望

参考文献

致谢

在攻读硕士学位期间取得的学术成果