用于高速运动平台上的武器舱的等离子作动器系统和方法技术方案

一种用于控制航空运动平台例如航空器表面上的自由流气流的系统和方法特别是一种用于高速运动平台上的武器舱的等离子作动器系统和方法。在一实施例中，所述系统包括用于航空器的武器舱的上游的机身的底部表面上的多个等离子作动器。当等离子作动器被赋能时，在邻近作动器处产生感生流动。感生流动用以当自由流气流在武器舱之上运动时（当舱门打开时）从武器舱偏离产生的剪切层。这显著地降低一般在剪切层进入武器舱时产生的振荡声压力波。所述系统和方法显著地降低武器舱内部的噪声，并改善军械从武器舱的分离。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及等离子作动器，更具体地，涉及采用一个或多个等离子作动器以当运动平台的武器舱门打开时通过修改武器舱之上的边界层流动改善高速运动平台的武器舱的声学特性，并且还改善从武器舱释放的武器的分离。
技术介绍
本部分的声明仅提供与本公开有关的背景信息，并不构成现有技术。 为了满足当今的很多性能要求，航空运动平台，例如对于喷气动力军用航空器，通常具有不同的并且高度集成的平台构型。这些构型可包括内部武器舱，其典型地位于航空器的机身的腹部上。当储存在武器舱内的武器将从航空器释放时，典型地，一铰接支撑门或者一对铰接支撑舱门打开，然后释放武器。但是，由于当武器从武器舱释放时很多喷气式航空器以高速运行，所以武器舱之上的剪切层气流会产生高的声级，从而对舱门打开时武器的释放构成挑战。结果，在武器舱的前边缘处的剪切层发生运动进入舱内的随时间而定的分离，从而产生高的声噪声和负载。使得这复杂的是现有武器典型地所胜任的最大情形不足以从航空器的内部武器舱展开。修改或重新验核典型地并不可行。 传统地，为了被动地抵消武器舱内部所经受的高声级并改善武器的分离特征，扰流器位于武器舱外部和上游的航空器的机身上。该扰流器用以“偏转”逼近的气流，加上“扰流”，从而降低邻近机身开口的舱振荡压力波的强度。该被动方法通常受限于在飞行包线的有限部分内进行最优化的性能(也就是，对于航空器，具有预定速度范围)。机械扰流器典型地需要机械连接和机电和/或液压作动器，所有的这些会显著增加飞行器的重量、复杂性和生命周期成本。
技术实现思路
本公开涉及一种系统和方法，其采用至少一个位于运动平台中的凹腔(cavity)的上游(相对于平台上的自由流气流)的运动平台的表面上的等离子作动器来修改凹腔附近的气流的路径。该系统可用在与任何形式的开口、凹腔或潜在的任何期望偏转在运动平台上运动的自由流的地方有关的任何形式的运动平台上。该系统期望发现与军用航空器相关的特定的效用以修改自由流气流来降低武器舱门打开的航空器的武器舱内的振荡声压力波。 在一个实施例中，等离子作动器位于航空器上的武器舱的上游边缘的上游。用电信号赋能等离子作动器使得在作动器之上运动的自由流气流的边界层中的空气分子电离。这也导致在作动器附近形成电场，其作用在电离的空气上以产生相对于自由流的气流方向导向上游的感生流动。这结果使得自由流气流偏离武器舱。偏离的自由流气流有助于显著降低否则会由经过或在武器舱内盘旋(curling)的剪切层形成的振荡声压力波。振荡声压力波的降低有助于降低武器舱内的声级并改善军械或军品从武器舱释放的分离特征。 附图说明 在此所述的图表仅仅是为了示出性目的，并不意在以任何方式限制本公开的范围。 图1是用在航空器的机翼的康达(Coanda)表面上的飞行控制系统的一个示例性实施例的侧视图，其中该系统利用多个等离子作动器，其定位在康达表面之上； 图1A示出采用图1所示的多排间隔开的等离子作动器的图1的机翼部分的透视图； 图2是图1所示的等离子作动器之一的放大侧视图； 图3是图1的机翼的侧视图，其示出边界层流动没有等离子作动器作动会呈现为怎样，例如，等离子作动器16a，16b，16c和16d都没有赋能； 图4示出图1的机翼，但仅在较低表面上的至少一个等离子作动器被赋能，其具有沿着康达表面的边界层流动中所致的变化以及机翼部分周围的循环和流线的相关修改(也就是，使得尾流向上偏转)，例如，等离子作动器16c和16d赋能，16a和16b没有赋能； 图5示出图1的机翼，但仅在较上表面上的至少一个等离子作动器被赋能，其具有沿着康达表面的边界层流动中所致的变化以及机翼部分周围的循环和流线的修改相关(也就是，使得尾流向下偏转)，例如，等离子作动器16a和16b赋能，16c和16d没有赋能； 图6是图1的机翼的视图，示出当既在较上表面又在较低表面上的至少一个等离子作动器被作动时边界层流动离开机翼(也就是，尾流没有明显的变化)，例如，所有的等离子作动器16a，16b，16c和16d都没有赋能； 图7示出多个双模式等离子作动器可以怎样应用在康达表面上； 图8更加详细地示出在图7中圈着的双模式等离子作动器之一，其第一和第三电极跨越AC电压源连接以感生有助于延迟边界层分离的流动；和 图9示出图8的双模式等离子作动器，但是其第二和第三电极跨越AC电压源连接以感生用以促进在相反方向的边界层流动的流动； 图10是运动平台的底部表面的平面视图，在该例子中，航空器，示出本公开的用以使得剪切层偏离航空器的武器舱的另一流动控制系统； 图11是图10的航空器的机身部分的侧视图，示出当武器舱门打开时在武器舱之上的气流路径，其中等离子作动器没有赋能；和 图12是图11的航空器的侧视图，示出等离子作动器怎样操作以当舱门打开时使得剪切层偏离武器舱，其中等离子作动器没有赋能。 具体实施例方式 下面的描述在本质上仅仅是示例性的，并不意在限制本公开、应用或使用。 参照图1，示出用在运动平台12的机翼14上的流动控制系统10。在该例子中，运动平台12是航空器，并且为了方便，在下面的整个讨论中，称之为“航空器12”。但是，应当立即意识到，本公开的教导并不仅限于用在采用机翼的航空运动平台，例如商用和军用航空器，而可以容易地应用到无人空中飞行器(UAV)、导弹、旋翼航空器、陆上车辆和甚至高速水上船只。 在图1中，系统10采用沿着机翼14的康达表面18间隔开的多个等离子作动器16。尽管仅示出四个等离子作动器16，但是更多或更少的多个可以应用以满足特定应用的需要。在该例子中，两个等离子作动器16a、16b设置在康达表面18的上半部分，而另外两个等离子作动器16c、16d设置在康达表面的下半部分。应当认识到，康达表面18并不需要与航空器机翼相关联，相反可以与任何部件例如陆上车辆的后扰流器相关联。如果等离子作动器并入在航空器或者其它形式的运动平台上的垂直尾翼上，那么，应当认识到的是，称谓“上半部”和“下半部”可以与之不同的变为术语“左侧部”和“右侧部”。同样地，在实践中，应当认识到，很多应用可以需要多个等离子作动器16a、16b、16c和16d在展向沿着机翼14或者其它形式的空气动力表面间隔开。该安置的一个例子在图1A中示出。等离子作动器16的精确布置可以根据需要变化以满足特定应用。例如，等离子作动器16的安置也可以是作动器安置为其长轴在弦向，而作动器很多沿着翼展的阵列便于对粘滞涡流的分离控制。 控制器20和高压交流(AC)电压源22与每一个等离子作动器16连通。控制器22独立控制高压信号优选地在约3,000VAC-20,000VAC之间或者甚至可能更高施加到每一等离子作动器16。赋能任一等离子作动器16使得作动器电离在康达表面18的外表面18a附近的空气。电场也与所施加的AC电压的幅值直接成比例地产生。电场作用在电离的空气上以在赋能的等离子作动器16之上产生感生流动，其在当其在康达表面运动时趋于向着康达表面18拖曳边界层。这有助于延迟边界层从康达表面18的分离。 参照图2，更详细地示出一个等离子作动器16a。该形式的作动器也在于2006年4月12日提交的，序列号为11/403,252的共同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制运动平台的主体中的凹腔之上的气流以降低在所述凹腔附近的振荡压力波的强度的方法，该方法包括：　相对于所述运动平台上的气流方向，在所述凹腔上游的所述运动平台的表面上布置至少一个等离子作动器；和　施加电信号到所述等离子作动器以赋能所述等离子作动器并使得邻近所述等离子作动器的空气电离，从而有利于剪切层偏离所述凹腔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特L施威姆利，小唐纳德V德劳因，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]