作者：2017級(jí)本科生 劉韶宇 車輛學(xué)院
指導(dǎo)老師：張揚(yáng)軍 車輛學(xué)院
關(guān)鍵詞：比菲爾德-布朗效應(yīng)；流動(dòng)控制執(zhí)行器；流動(dòng)傳感器；吹氣蒙皮
摘要
在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)流動(dòng)控制的過程中涉及流動(dòng)控制執(zhí)行器和流動(dòng)傳感器兩套不同的系統(tǒng)，這使得閉環(huán)流動(dòng)控制系統(tǒng)整體上過于龐大，因此閉環(huán)控制難以走向?qū)嶋H應(yīng)用。我們團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)全新的設(shè)想，即將原本是兩套系統(tǒng)的流動(dòng)傳感器和流動(dòng)控制執(zhí)行器整合成為一套系統(tǒng)，這將解決整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)過于龐大的問題，讓未來氣流的智能控制成為可能。我們還基于比菲爾德布朗效應(yīng)的原始裝置設(shè)計(jì)了該設(shè)想的一種實(shí)現(xiàn)裝置——集多點(diǎn)表面雙向吹氣激勵(lì)和多點(diǎn)表面靜壓力感知功能于一體的“吹氣蒙皮”，并對(duì)該裝置進(jìn)行了初步測(cè)試。
背景
比菲爾德-布朗效應(yīng)（Biefield-Brown effect）描述的現(xiàn)象是：在不對(duì)稱的一對(duì)電極間加上大電勢(shì)差（幾萬伏）時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)漏電流方向上的宏觀氣流，同時(shí)會(huì)受到一個(gè)反向推力。去年，一個(gè)來自MIT的團(tuán)隊(duì)正是利用這一效應(yīng)產(chǎn)生的反推力制造了世界上第一架“純固態(tài)飛機(jī)”。該我們想利用該效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)我們?cè)诹鲃?dòng)控制上的目標(biāo)。
裝置設(shè)計(jì)
比菲爾德-布朗效應(yīng)的原始裝置衍生出了一種能產(chǎn)生沿表面方向射流激勵(lì)的新型流動(dòng)控制執(zhí)行器——介質(zhì)阻擋放電激勵(lì)器，和一種新型靜壓/流速傳感器——對(duì)稱雙針尖放電流動(dòng)傳感器。我們將這兩種裝置整合在了同一個(gè)二維表面上，制成了一張可在其上任何位置產(chǎn)生雙向吹氣激勵(lì)或在任何位置上感知表面流場(chǎng)靜壓力/流速的一張“吹氣蒙皮”。而且我們僅需要改變通電方式就能在“吹氣蒙皮”上同一個(gè)位置附近實(shí)現(xiàn)它的以上多個(gè)功能。
的閉環(huán)流動(dòng)控制裝置688.png)
圖一 “吹氣蒙皮”功能
應(yīng)用前景
“吹氣蒙皮”可貼裝在任何需要進(jìn)行流動(dòng)控制的氣動(dòng)表面上，相信該面向未來的流動(dòng)控制系統(tǒng)將應(yīng)用于如壓氣機(jī)葉片表面邊界層控制，以及各種未來的飛行器（如下一代戰(zhàn)斗機(jī)、全電推進(jìn)飛機(jī)等）的外流動(dòng)控制（包括機(jī)身表面邊界層控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)短艙進(jìn)口分離流控制）。
