一種旋葉式射流激勵(lì)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋葉式射流激勵(lì)器，由排氣通道(1)、進(jìn)排氣口(2)、吸氣通道(3)、氣缸體(4)、吸氣轉(zhuǎn)子(5)、排氣轉(zhuǎn)子(13)、滑片(6)和(14)、吸氣腔(9)、集氣腔(10)、排氣腔(11)、補(bǔ)氣口(7)、氣體通道(8)和(12)等組成。吸氣轉(zhuǎn)子(5)和排氣轉(zhuǎn)子(13)偏心安裝在類橢圓型線氣缸(4)內(nèi)，形成吸氣腔(9)和排氣腔(11)，滑片(6)和(14)置于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)并能上下滑動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由離心力作用將滑片甩出，貼附于氣缸內(nèi)表面，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn)子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個(gè)基元，每一基元容積將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。
【專利說(shuō)明】一種旋葉式射流激勵(lì)器 一、

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種航空飛行器及其動(dòng)力裝置上使用的流動(dòng)控制激勵(lì)器，特別涉 及旋葉式射流激勵(lì)器。 二、

【背景技術(shù)】
[0002] 流動(dòng)控制技術(shù)是利用流體間流體動(dòng)力的相互作用，通過(guò)改變局部流動(dòng)達(dá)到控制和 放大流動(dòng)信號(hào)的一種技術(shù)。流動(dòng)控制是流體技術(shù)最主要的研究領(lǐng)域之一，流動(dòng)控制的作用 和目的包括：延遲/加速轉(zhuǎn)捩過(guò)渡、抑制/加強(qiáng)湍流、阻止/促進(jìn)分離，起到減小阻力、增加 升力、加強(qiáng)摻混、以及加強(qiáng)傳熱傳質(zhì)和抑制流動(dòng)引起的噪音等。因此，流動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用前 景廣泛。流動(dòng)控制可以很大程度提高航空飛行器及其動(dòng)力裝置的性能和效率，如：延遲渦輪 機(jī)葉片上流動(dòng)的分離從而提高壓強(qiáng)比和流率，凡是含葉片系統(tǒng)都有類似的應(yīng)用性能，通過(guò) 流動(dòng)控制，泵可以獲得更高的質(zhì)量流量，推進(jìn)器可以獲得更高的比沖。在飛行器機(jī)翼表面控 制流動(dòng)向湍流轉(zhuǎn)變可以降低阻力，即采用流動(dòng)控制可以降低能耗提高效益比，例如飛機(jī)總 的阻力減小1 %，一家飛機(jī)每年就可以節(jié)省30萬(wàn)美元的使用費(fèi)用。對(duì)于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò) 流動(dòng)控制可以提高摻混程度從而提高燃燒效率以及減小排氣中污染氣體的含量（如N0 x、C0 等），因此，當(dāng)產(chǎn)生相同的推力時(shí)只需要較少的能量和推進(jìn)劑，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化得到 發(fā)展。尤其是隨著航空技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)空戰(zhàn)技術(shù)要求的提高，對(duì)排氣裝置的功能要求已 經(jīng)不僅僅是能提供推力，在飛機(jī)低速和大迎角飛行時(shí)，還要能提供一定的矢量，用于補(bǔ)充或 替代氣動(dòng)舵面，實(shí)現(xiàn)過(guò)失速機(jī)動(dòng)飛行，從而減小氣動(dòng)舵面的重量和阻力；除此之外，還要求 控制噴管的紅外輻射信號(hào)和噴管噪聲，改善飛機(jī)紅外隱身、聲隱身能力，提高飛行器的生存 能力。
[0003] 二十世紀(jì)90年代，基于非線性復(fù)雜大系統(tǒng)不穩(wěn)定性理論，在國(guó)外誕生了一種全新 的流動(dòng)控制技術(shù)一合成射流技術(shù)（Synthetic Jet Technology)。合成射流是利用合成射 流激勵(lì)器腔體內(nèi)壓電材料振動(dòng)，在激勵(lì)器出口孔或縫處產(chǎn)生連續(xù)不斷向外擴(kuò)展的一系列非 定常渦環(huán)或渦對(duì)，它的作用類似于一股射流。合成射流技術(shù)的顯著特點(diǎn)是不需要在流場(chǎng)內(nèi) 引入額外的質(zhì)量，而是利用被控流場(chǎng)內(nèi)自身的流體"合成"的射流，因此又被稱為"零質(zhì)量射 流"。合成射流獨(dú)特的流場(chǎng)特征以及合成射流技術(shù)的顯著特點(diǎn)，使得合成射流技術(shù)成為一種 全新、高效的流動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)，并且具有廣闊的應(yīng)用前景；在流動(dòng)分離及氣動(dòng)力控制、射 流矢量控制、增強(qiáng)摻混及加強(qiáng)傳熱換熱控制、抑制噪聲、微流體控制、飛行控制以及粒子的 散布控制等方面，合成射流技術(shù)的應(yīng)用潛力十分巨大。
[0004] 目前現(xiàn)有技術(shù)中所使用的激勵(lì)器主要存在以下幾種：
[0005] a.壓電膜式激勵(lì)器由壓電陶瓷片振動(dòng)膜和設(shè)置有開(kāi)口窄縫（或孔）的腔體組成， 壓電膜片的性能隨壓電晶體的面積和金屬膜的厚度增加而增加，隨著壓電晶體厚度增加而 減少，頻率范圍受薄片振動(dòng)頻率限制，功率小，不適用大尺度流動(dòng)控制并且合成射流能量水 平偏低。
[0006] b.活塞式激勵(lì)器的構(gòu)造一般是由驅(qū)動(dòng)器、活塞和腔體組成。激勵(lì)器工作時(shí)，激振器 或電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而在激勵(lì)器出口形成零質(zhì)量射流。與壓電膜振動(dòng) 式激勵(lì)器相比，由于活塞的行程比壓電膜的的振動(dòng)位移大的多，所以活塞激勵(lì)器可以產(chǎn)生 比壓電膜激勵(lì)器更強(qiáng)的射流，當(dāng)然這是以花費(fèi)更多的能量為前提的。由于涉及到激振器、傳 動(dòng)部件和活塞等構(gòu)件使得系統(tǒng)重量大為增加，再加上系統(tǒng)構(gòu)件復(fù)雜等因素限制了活塞驅(qū)動(dòng) 式激勵(lì)器的發(fā)展。
[0007] c.聲激勵(lì)式激勵(lì)器利用聲學(xué)整流效應(yīng)，需要發(fā)聲裝置，工作噪音大，出口合成的射 流能量較小。
[0008] d.形狀記憶合金激勵(lì)式射流能量高，但工作頻率低，構(gòu)件工作壽命短。
[0009] e.其他形式的脈沖激勵(lì)器，需要?dú)庠匆龤?，頻率受電磁閥限制。
[0010] 因此，在激勵(lì)器領(lǐng)域需要一種新型激勵(lì)器，能夠解決上述【背景技術(shù)】中射流能量低、 效率低，噪音大，成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜等問(wèn)題。 三、實(shí)用新型內(nèi)容
[0011] 本實(shí)用新型提供一種旋葉式射流激勵(lì)器，利用旋葉式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)成旋葉 式射流激勵(lì)器，以解決現(xiàn)有激勵(lì)器中射流能量低、效率低，噪音大，成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜的技術(shù) 問(wèn)題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0012] 一種旋葉式射流激勵(lì)器，由排氣通道1、進(jìn)排氣口 2、吸氣通道3、氣缸體4、吸氣轉(zhuǎn) 子5、排氣轉(zhuǎn)子13、滑片6和14、吸氣腔9、集氣腔10、排氣腔11、補(bǔ)氣口 7、氣體通道8和12 等組成。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13安裝在氣缸4內(nèi)，形成吸氣腔9和排氣腔11，轉(zhuǎn)子上開(kāi) 有若干槽，滑片6和14置于其中并能來(lái)回滑動(dòng)，吸氣腔9將吸入的氣體經(jīng)氣體通道8、集氣 腔10和氣體通道12送入到排氣腔11內(nèi)，補(bǔ)氣口 7用來(lái)調(diào)節(jié)集氣腔10內(nèi)的氣壓。當(dāng)原動(dòng) 機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，滑片被甩出，緊貼在氣缸內(nèi)表面上，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn) 子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個(gè)基兀，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基兀容積 將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。
[0013] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，首次采用兩個(gè)腔體，一個(gè)單獨(dú)進(jìn)氣，另一個(gè)單獨(dú)排 氣，通過(guò)一個(gè)管道將吸入的氣體供給出去腔排氣，實(shí)現(xiàn)氣流的循環(huán)運(yùn)作。
[0014] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，出氣腔和進(jìn)氣腔體的內(nèi)部線型設(shè)計(jì)，我們經(jīng)過(guò)多 次計(jì)算試驗(yàn)和改進(jìn)，選取類橢圓線型，此線型不但適應(yīng)滑片的滑動(dòng)而且還延長(zhǎng)了滑片與出 氣口和進(jìn)氣口的接觸面積，從而保證了吸氣和排氣的互不干擾。
[0015] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，無(wú)需外界引流，再常壓下即可運(yùn)行，降低了設(shè)計(jì)的 復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)工作環(huán)境無(wú)要求，易于維護(hù)。
[0016] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，進(jìn)氣腔和出氣腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子采用偏心式，最大限度 的提高了每個(gè)基元的容積，同時(shí)也最大限度的將氣體進(jìn)行了壓縮，保證頻率的同時(shí)也保證 了每股氣流的能量。
[0017] 有益效果
[0018] a.旋葉式射流激勵(lì)器相比于壓電膜式激勵(lì)器可輕松實(shí)現(xiàn)更高的頻率范圍，并且可 大幅度提高合成射流能量水平。
[0019] b.與活塞式激勵(lì)器相比優(yōu)勢(shì)更為明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單響應(yīng)迅速、可重復(fù)性好，且易于微 型化，與聲激勵(lì)式激勵(lì)器相比解決了噪音問(wèn)題，并且工作壽命更長(zhǎng)。
[0020] c.旋葉式射流激勵(lì)器無(wú)需引流，不需要?dú)庠匆龤狻?br> [0021] d.本實(shí)用新型汽缸體內(nèi)線型經(jīng)多次改進(jìn)和試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了旋葉式激勵(lì)器的噴吸過(guò) 程。 四、

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1 :激勵(lì)器的截面示意圖。
[0023] 圖2:激勵(lì)器吸氣示意圖。
[0024] 圖3:激勵(lì)器出氣示意圖。
[0025] 其中，1排氣通道、2.進(jìn)排氣口、3吸氣通道、4汽缸體、5.吸氣轉(zhuǎn)子、6吸氣滑片、 7.補(bǔ)氣口、8氣體通道、9吸氣腔、10集氣腔、11排氣腔、12氣體通道、13排氣轉(zhuǎn)子、14排氣 滑片 五、

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，但它們不是對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步 限制。
[0027] 見(jiàn)附圖1激勵(lì)器的截面示意圖所示，由排氣通道1、進(jìn)排氣口 2、吸氣通道3、氣缸 體4、吸氣轉(zhuǎn)子5、排氣轉(zhuǎn)子13、滑片6和14、吸氣腔9、集氣腔10、排氣腔11、補(bǔ)氣口 7、氣體 通道8和12等組成。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13偏心安裝在類橢圓線型的氣缸4內(nèi)，形成 吸氣腔9和排氣腔11。轉(zhuǎn)子上開(kāi)有若干槽，滑片6和14置于其中并能來(lái)回滑動(dòng)，吸氣腔9 將吸入的氣體經(jīng)氣體通道8、集氣腔10和氣體通道12送入到排氣腔11內(nèi)，補(bǔ)氣口 7用來(lái) 調(diào)節(jié)集氣腔10內(nèi)的氣壓。當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力的作用，滑片被甩出，緊貼 在氣缸內(nèi)表面上，相鄰兩滑片、轉(zhuǎn)子外表面、氣缸內(nèi)表面形成的封閉腔體成為一個(gè)基兀，在 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周之內(nèi)，每一基元容積將由最小值逐漸變大，完成膨脹吸氣；再由最大值逐漸變 小，完成壓縮排氣，循環(huán)往復(fù)。吸氣轉(zhuǎn)子5和排氣轉(zhuǎn)子13同時(shí)工作，通過(guò)固定吸氣轉(zhuǎn)子與排 氣轉(zhuǎn)子之間的相位差，使得吸氣腔內(nèi)在吸氣通道3與吸氣腔9接通的基元由小變大并通過(guò) 吸氣通道吸氣時(shí)，排氣腔內(nèi)距排氣通道1最近的基元正在逐漸由大變小完成壓縮，當(dāng)吸氣 完成，吸氣通道被滑片堵住時(shí)，排氣轉(zhuǎn)子將高壓氣體經(jīng)排氣通道壓出完成排氣，緊接著排氣 通道被滑片堵住，再由吸氣腔下一基元完成吸氣，如此實(shí)現(xiàn)吸氣與排氣交替出現(xiàn)，即在進(jìn)排 氣口形成"零質(zhì)量射流"。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋葉式射流激勵(lì)器，由排氣通道（1)、進(jìn)排氣口（2)、吸氣通道（3)、氣缸體（4)、 吸氣轉(zhuǎn)子（5)、排氣轉(zhuǎn)子（13)、滑片（6和14)、吸氣腔（9)、集氣腔（10)、排氣腔（11)、補(bǔ)氣 口（7)、氣體通道（8)和（12)等組成，吸氣轉(zhuǎn)子（5)和排氣轉(zhuǎn)子（13)安裝在氣缸（4)內(nèi)，形 成吸氣腔（9)和排氣腔（11)，轉(zhuǎn)子上開(kāi)有若干槽，滑片（6和14)置于其中并能來(lái)回滑動(dòng)，吸 氣腔（9)將吸入的氣體經(jīng)氣體通道（8)、集氣腔（10)和氣體通道（12)送入到排氣腔（11) 內(nèi)，補(bǔ)氣口（7)用來(lái)調(diào)節(jié)集氣腔（10)內(nèi)的氣壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的激勵(lì)器，吸氣轉(zhuǎn)子（5)和排氣轉(zhuǎn)子（13)同時(shí)工作，通過(guò)固定吸 氣轉(zhuǎn)子與排氣轉(zhuǎn)子之間的相位差，使得吸氣腔內(nèi)在吸氣通道（3)與吸氣腔（9)接通的基元 由小變大并通過(guò)吸氣通道吸氣時(shí)，排氣腔內(nèi)距排氣通道（1)最近的基元正在逐漸由大變小 完成壓縮，當(dāng)吸氣完成，吸氣通道被滑片堵住時(shí)，排氣轉(zhuǎn)子將高壓氣體經(jīng)排氣通道壓出完成 排氣，緊接著排氣通道被滑片堵住，再由吸氣腔下一基元完成吸氣。
3. 如權(quán)利要求1所述的激勵(lì)器，腔體內(nèi)部線型為類橢圓形。
4. 如權(quán)利要求2所述的激勵(lì)器，腔體內(nèi)部轉(zhuǎn)子采用偏心安裝。
【文檔編號(hào)】F04C18/344GK203892189SQ201420077643
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】楊治國(guó), 伍耐明, 李明震 申請(qǐng)人:北京綠能時(shí)代科技有限公司