《基於微射流的大S彎進氣道閉環流動控制方法研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由達興亞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於微射流的大S彎進氣道閉環流動控制方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：達興亞
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為實現高隱身性能，無人作戰飛機通常採用更為緊湊和簡潔的大S彎進氣道。這種進氣道的典型流動特徵是強二次流動和分離渦，由此造成的高總壓損失、總壓畸變和流場脈動對發動機造成十分不利的影響。微射流流動控制技術能極大地改善該類進氣道的性能,而基於微射流的閉環控制技術能根據飛行狀態進行實時調節，進而實現複雜工況下的套用。閉環控制的關鍵是從強脈動流場中提取有用信號並處理為反饋輸出，即信號處理與控制回響模型，其關鍵科學問題則是大S彎進氣道的聲學模態及對壓力脈動的影響。本項目著眼於微射流技術的工程套用，採用直連式試驗，開展基於微射流的大S彎進氣道閉環反饋控制方法研究，重點分析大S彎進氣道的聲學模態、建立基於脈動壓力的無量綱控制回響模型，進而實現喉道馬赫數變化條件下的閉環流動控制。
結題摘要
在隱身、氣動和結構的綜契約束下，新一代飛行器普遍使用具有大偏距的緊湊型S彎進氣道，比如無人作戰飛機的背負式進氣道。大偏距帶來的流道彎曲導致進氣道出現強二次流動甚至流動分離，長度降低則導致非均勻流動的耗散距離減小，從而導致進氣道的性能顯著下降，需要發展工程實用的內部流動控制技術。針對這一需求，本項目研究了基於微射流的閉環流動控制方法。首先，針對該進氣道強流動分離、強旋流的問題，發展了適用於五孔探針總壓和旋流測量的數據處理方法，並對出口總壓、旋流畸變進行分析評估。在研究馬赫數0.2~0.6範圍內，進氣道出口平均總壓恢復係數最低0.92左右，出口局部區域最低不及0.85，存在較大總壓損失區；出口流場旋流模式主要為具有微弱不對稱性的單對旋渦，旋流強度最大達到近13°，最小不到7°。其次，在馬赫0.3~0.5範圍內，以抑制流動分離為目標，建立了閉環流動控制方法。所發展的控制系統包括一個調節控制力的壓力調節閥，一個用於計算畸變強度的動態壓力感測器，一個用於計算均方根壓力的信號處理器，和一個用於執行反饋控制的控制器。為了實現動態條件下的高品質閉環控制，本項目引入了一種新穎的但相對簡單的無量綱反饋控制方法。該方法將控制回響的特性由原來的多平台變化轉變為單調遞減變化，並在不同馬赫數下擁有疊加的反饋參考值。最後，在非設計狀態和動態狀態對控制系統進行了測試。測試結果表明，閉環狀態下分離渦可在2.9s內受到抑制，比開環狀態縮短1.1s。在變馬赫數狀態下，通過引入分區PI控制律，控制精度提高了50%。本項目工作也表明，該控制系統可以簡化為一個穩定的二階過阻尼系統。
