《先进流动控制实验平台研制与应用》

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研究目的:

2005年2月,美国“施里弗-3”太空战演习首次引入“临近空间飞行器”概念,结果表明临近空间飞行器具有重大军事应用价值,引起广泛关注。临近空间大气稀薄,导致低速飞行器载重能力和螺旋桨推进效率严重不足,增升减阻成为低速临近空间飞行器研制的关键问题之一。等离子体流动控制技术是一种新型主动流动控制技术,具有尺寸小、重量轻、无运动部件、气动灵活性好、可靠性高、带宽高、响应快、阻力小等优势,应用潜力很大,尤其是在低雷诺数条件下增升减阻效果显著。因此,在原解放军总装备部和大学统一部署下,项目组成功研制先进流动控制实验平台,为解决低速临近空间飞行器升力、阻力难题,研究等离子体流动控制技术提供基础保障。

主要技术创新点:

1)发明了重复频率高压微秒脉冲电源,首次成功研制宽范围可调频高压交流等离子体激励电源、4档脉宽纳秒脉冲电源,有力支撑了先进流动控制技术研究;

2)首次实现激励电源全参数大范围远程控制,完成了等离子体产生系统与低湍流度风洞平台的一体化集成,提高了实验自动化水平,具有重大工程应用价值;

3)突破了低湍流度风洞平台大收缩比、小长径比收缩段设计技术,试验段最低湍流度达到万分之一量级,实现了6档高精度变湍流度,突破了大口径试验段低速稳定运行技术,最低稳定风速达到2 m/s,整体性能处于国内领先水平。

成果产生的价值:

平台突破多项重大技术瓶颈,已授权国家发明专利4项,成功应用于临近空间飞行器研制、风力发电机叶片增效,获得了显著的经济与社会效益。

依托该平台,先后完成军口863、国家自然科学基金等国家项目4项,在临近空间飞行器等离子体增效、增升技术方面取得重大突破。在航天科技集团中国航天空气动力技术研究院临近空间无人机研制中,承担机翼选型、气动性能参数测量等重要工作,为国内首次临近空间太阳能无人机成功试飞做出重大贡献。在中国空气动力研究与发展中心的机翼流动控制技术、旋翼翼型主动流动控制技术研究中,为掌握飞机固定翼和旋翼、叶片等离子体流动控制机理、促进相关武器装备技术发展做出重要贡献。

依托该平台,针对本科生、研究生、生长干部任职培训等开设了6门课程,为中国空气动力研究与发展中心、防化研究院等单位培训了上千名专业技术人才;已培养博士5名、硕士16名,发表SCI、EI检索论文50余篇,获得全军优秀硕士论文4篇,为该校航空宇航科学与技术学科的发展做出了重要贡献,该学科被评为“2110工程”的重点建设学科。

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