等离子体流动控制的应用

晨枫

" t6 x: z7 |; }/ P5 \7 `
: B6 {7 }' f1 U8 Q5 [7 ^# \《南华早报》8月26日报导，中国《航天动力学报》发表文章，阐述等离子体流动控制方法，用高压电对机翼表面气流极化，增强能量，避免失速，并附了一张图片：
% j8 A8 D* g; c: \

3 L( z  S( [6 i) O图中机翼前缘古铜色的就是等离子体发生器，图源：中航研究院低速和高雷诺数空气动力实验室。

文章的重点是解决无尾飞翼纵向力矩短的问题，一旦进入失速，容易迅速发展为深度失速，造成失事。2008年，关岛一架B-2在起飞时，由于仪表故障，飞控将飞机过早拉起，迅速进入无法改出的深度失速，两名飞行员跳伞逃生成功，飞机坠毁。
  {) e# E4 @# {( T' O9 S# ^; l
文章称，采用等离子体流动控制技术后，即使在108公里/小时的低速，依然没有发生失速。

看到消息，不明觉厉。赶紧搜了一下，发现中文文献里，等离子体流动控制的研究很多，从亚音速到高超音速，什么都有。大多只有摘要，少数则是纯学术叙述，很难看懂。但也有一些都相对浅显的综述。再放狗搜英文那边，也发现这是很热门研究话题。
( z5 ]% L0 S( F. ~) O4 d: G: `
+ H+ t3 K3 O# ~* M4 h5 f根据看来的一知半解，大概是这么回事：

用高压电对流经的空气电击极化后，可以根据需要，在流路后方通过电场的极性控制，要么把带电的空气拉过来，要么把带电的空气推出去。

在失速控制的情况下，需要避免气流分离，因此要拉过来，使得气流继续贴附在机翼表面，继续产生升力。
& q3 I0 g/ E! y/ j& B  U' u
3 |& \9 r1 S; D# R8 i
/ E" ?3 s; F5 ~. h/ y( n( ?: f左为等离子体发生器关闭，有明显的气流分离；右为等离子体发生器打开，气流在超大迎角下依然可靠贴附
* F! n3 s( t4 w4 Y9 G1 F/ s1 p0 |
! P. Z3 v: z' q7 p9 Q在气动控制的情况下，需要在没有机械尾翼或者副翼情况下，用“推出去”改变气流方向，达到飞行控制。
2 [+ i) F$ V0 p% C" k# q
3 b* G# C7 b% A6 _$ T+ R也就是说，等离子体流动控制不仅可用于防失速控制，还可用于补充甚至替代尾翼、襟翼、副翼的作用。在理论上，在图中中央机体的侧壁用一对等离子体发生器，也可以实现B-2必须用开裂式副翼才能实现的方向控制，而不需要有影响隐身的蒙皮开口或者气动控制面开缝。
* O, ~& R# I* f; ]# n6 u
与常规的机械舵面相比，没有机械舵面和作动机构，取消常规的机械连杆和液压，减轻重量，有利于隐身，有利于高超音速飞行，反应非常敏捷。缺点是需要高电压的等离子体发生器，等离子体对空气性质（温度、密度、在雷雨区的带电等）敏感，飞控需要补偿。
7 j% h! O, z# B% b4 A1 q9 g3 I4 W5 _! O
但等离子体流动控制的潜力是无可置疑的。很高兴看到中国不仅在进行相关的一般理论研究，还结合具体的飞机构型进行更加实用的应用研究。

, O4 p* X1 Z* q: {3 m; d顺便提一句，等离子体还可用于飞行器隐身，用暗淡、模糊的影子掩盖清晰、明亮的雷达发射特征，这是多年前俄罗斯吹得很厉害的，但是否达到实用，谁也说不清楚。图中的等离子体发生器也恰好在最需要隐身的机翼前缘，是巧合吗？不是巧合吗？

6 q3 W0 h# o+ F9 j3 C( {. d6 V至于图中的飞机像什么，一千个人的眼里有一千个哈姆雷特，我只看到几乎通长而且截面规整的中央机体，推断是高度融合的翼身融合体，但不是纯无尾飞翼。前者的好处是保留了承力的圆筒形中央机体，筒形机体内还便于布设几乎全长的武器舱，可以携带长大的重型武器。看发动机舱形状，估计是双发，如果是两台WS20，估计最大起飞重量可达150吨级，比轰-6K增加50%。还是比B-2小，但可能和B-21相近。

但这到底是什么，我真是什么也不知道。

鳕鱼邪恶

图中的模型还是带副翼啊。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 00:06
图中的模型还是带副翼啊。

! L, q* Z+ F  E$ Q是的，这是失速控制研究，没有用于飞行控制

鳕鱼邪恶

工程能实现的话及其牛逼～ 这么下去离造飞碟也不远了～

/ k0 k+ \- ^" W副翼等机构省下来的话减重不少，不知电力方面增重怎么样。

这东西跟马伟明教授搞的沾边不？

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 09:42
工程能实现的话及其牛逼～ 这么下去离造飞碟也不远了～

9 o4 R6 e7 _* v2 m9 J& D- F! W副翼等机构省下来的话减重不少，不知电力方面增重 ...

这些都还不清楚。发电需要增加的动力代价也不清楚。

鳕鱼邪恶

海水电极化是不是比空气更容易？如果应用到潜艇上，是不是不需要螺旋桨了？
. h' W( J5 Y1 M+ V3 x
" f* i& \0 o6 l* ]" c想想就兴奋～

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 10:52
( ^  x+ }' M$ R2 T海水电极化是不是比空气更容易？如果应用到潜艇上，是不是不需要螺旋桨了？
2 c# b6 @, v; n0 ?3 S
想想就兴奋～ ...

这就是磁流体推进

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2022-8-28 01:38
5 H3 m1 l. u7 L' k) T- @; k这就是磁流体推进

据说葫芦岛正在同时建好几艘攻击核潜艇。。没准儿有磁流体动力的。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 16:40
据说葫芦岛正在同时建好几艘攻击核潜艇。。没准儿有磁流体动力的。

8080年代就传说苏联以经搞成了，结果是误传。

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2022-8-28 07:03
( r4 y& V4 u4 y- q8080年代就传说苏联以经搞成了，结果是误传。

这东西不容易搞。。即使动力有了，如果同时搞一个巨大的磁场出来，反潜机飞过就能探到。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 18:24
这东西不容易搞。。即使动力有了，如果同时搞一个巨大的磁场出来，反潜机飞过就能探到。 ...

正是这个问题。

料理鼠王

这算不算是官泄H20的小照？

晨枫

料理鼠王 发表于 2022-8-27 19:32
1 u8 p/ i' H# j0 D* Q这算不算是官泄H20的小照？

8 \9 d$ w/ {7 d我什么也不知道

testjhy

看标题还以为核聚变有啥突破呢，

北京阿新

料理鼠王 发表于 2022-8-28 09:32
这算不算是官泄H20的小照？

0 A* U" L( |! t5 k+ l感觉是拿着B-2的模型做实验，和H20不见得有什么关联