等离子体流动控制技术研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ １ 等 离子 体 冲击波 流动控 制理 论 ．
等离 子体气 动激励 有效 抑制 流动 分离 的速度 ， 是决 定 等离 子 体流 动控 制 能 否走 向应 用 的重 要 因素 。受
绝缘材料抗击穿能力和等离子体产生方式的限制 ， 壁面射 流” “ 速度很难显著提高（ ／ ） 只能抑制低速 ８ｍ ｓ ，
１４ 等离 子体气 动激 励器 和 电源 ．
２０ ０ ６年 ， 国大气辉光 技术 公 司宣布在 美 国空军 科研局 的资助下 ， 高 效 、 美 在 高鲁 棒性 的等 离子 体激 励 器 研制 方 面取得 突破 ， 准备 将其 用于无 人机 飞行控 制 ， 国空军科 研局 宣布 在柔性 等离 子体 激励 器技 术方 面 并 美
动控 制效 果进 行 了探 索 。 １３ 内流 等离 子体流 动控 制 ．
美 国圣母 大学在 等离 子体气 动激 励抑 制涡 轮低 雷诺数 流 动分 离 方 面开 展 了一 系列 的研 究 工 作 ］加 拿 ， 大蒙 大工 学 院进行 了等离 子体气 动 激励 抑 制 轴流 压气 机 旋 转失 速 扰 动 波 的仿 真 研 究 ］Ｇ ， Ｅ公 司全 球 研 发 中心 进行 了等 离子体 气动 激励控 制压 气 机 叶尖 流 动 、 大压 气 机稳 定 性 的仿 真研 究 ］俄 亥 俄 州 立 大 学 进 扩 ， 行 了等离 子体气 动激励 控 制喷管 流动 与噪声 的实 验研 究 ｌ 。 ９ ］
先地位 。 １ １ 等离 子体气 动激 励特 性 与建模 仿真 ．
电晕放 电 、 质 阻挡放 电 、 介 电弧放 电 、 波放 电 、 微 电晕／ 介质 阻挡 组合放 电 、 局部 丝状放 电等 离子体 气动激 励 进行 了大量研 究 … 。通过 探针 、 光谱 仪 、 天平 、Ｉ ＰＶ等 手段 ， 放 电特性 、 离 子 体特 性 和 流动 特 性进 行 了 对 等 时空 分辨 测试 ， 获得 了等 离子体 气动 激励 的功耗 、 等离子 体转 动和振 动温 度 、 导 的速度 场和 涡量场 等特性 。 诱
流动 控制 技术列 为 十大航 空前 沿技术 之一 。２ ０ ０ ９年 ， 欧洲制 定 了“ Ｌ Ｓ Ｅ Ｏ Ｐ Ａ Ｍ ａ ｒ Ｅ Ｏ ｄｎ ｍ Ｐ Ａ ＭＡ Ｒ （ Ｌ Ｓ ｓｏ Ｒ ｙａ ． ｆ Ａ
ｉ ｃｎ ｏ） 合作研究计划 。美 、 、 法 、 、 意、 ｃ ｏｔ １” ｒ 俄 英、 德 日、 阿等开展 了大量研究 ， 国、 美 俄罗斯最具代表性 ， 处于领
２
空军工程大学学报 （ 自然科学 版）
２１ ０ ２正
根 据体 积力 的测试 结果进 行 了等离 子体气 动激励 特 性 的唯象仿 真 ， 优势 是容 易实 现 ， 点是 物理 过程不 清 其 缺 晰 。通 过将？ 松方程 、 离子体 方程 、 Ｓ方 程耦 合求解 进行 的等 离子 体 一流体耦 合仿 真 ， 优 势是 物理 过 白 等 Ｎ— 其 程 清晰 ， 是 由于化 学反应 复杂 ， 时间尺 度计算 难度 大 ， 算 资源要 求高 ， 但 多 计 并且 跟实 验结果 只 能定性 一致 。 １２ 外流 等离 子体流 动控 制 ． 美 国圣母 大学进 行 了无人 机等 离子体 飞行 控制 的风洞 实验 ］与 贝尔 直升 机 公 司合作 进 行 了 Ｖ一 ２机 ， ２ 翼 等离 子体流 动控 制 实 验 。俄 罗斯 理 论 和应 用力 学研 究 所 进 行 了 滑 翔 机 机 翼 等 离 子 体 流 动 控 制 飞 行 实 验 。莫斯 科物 理技术 学 院进行 了来 流速度 １０ｍ ｓ １ ／ 下抑 制 流动 分离 的实验 ］并 对 高亚 声 速 条件 下 的流 ，
关研究建立 了等离子体冲击气动激励特性估算的 ２种方法 ， 获得 了产生 冲击波气动激励 的条件。实现纳秒
脉 冲放 电等离 子体气 动激励 抑制 来 流速度 ０４Ｍａ下 Ｎ Ｃ ０５翼 型 流动分 离 ， ． Ａ Ａ０ １ 临界失 速攻 角 由 ２ 。 大 到 ３增
２ 。攻 角 为 ２ 。 ， 型升力 增大 １． ％ ， ６， ３时 翼 ６ ９ 阻力 减小 ２ ． ％ 。 １７
Ｖ３ ２
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ文献标 识码
Ａ
文章 编 号
１０ ０ ９—３ １ （０ ２ ０ ０ ０ —０ ５ ６ ２ １ ） ３— ０ １ ５
更高 、 更快 、 更远 、 隐身是军 用飞 行器 发展 的主要 趋 势 。优 良的气 动 特性 和高效 的动 力装 置 是 飞行 器 在 性 能上跨越 新 高度 的必要保 证 。对 于未来 的新 型 飞行器 ， 常规气 动设 计 已经不 能满 足要求 ， 需要 采用 新 的技 术手 段 。国 内外 专家认 为 ， 主动 流动 控制技 术是 ２ 世 纪最 有 发展 潜 力 的航 空前 沿 技术 之 一 ， １ 将作 为未 来新
第１ ３卷第 ３期
２１ ０ ２年 ６月
空
军
工
程
大
学
学
报（ 自然科学版 ）
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ３ １１ ．
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｏ Ｃ Ｎ ＩＥ ＲＮ ＮＶ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ ＥＥ ＩＩＮ Ｏ Ｒ Ａ ＦＡＲＦ Ｒ ＥＥ ＧＮ Ｅ ＩＧＵ ＩＥ Ｓ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ ） Ｔ
型 飞行器 和航 空发 动机气 动设 计 中一个新 的 自由度 （ 手段 ） 。
等离子体是液体 、 固体 、 气体之外 的物质第 四态。等离子体流动控制是基于等离子体气动激励的新型主 动流动控制技术 ， 利用等离子体在电磁场力作用下运动或气体放 电引起温度、 压力变化对流场局部施加扰
动， 实现 飞行器 减阻 增升 和发动 机增 推扩稳 ， 主要技 术优 势是 ： 其 没有 活 动部 件 、 响应 快 （ 秒量 级 ） 高带 宽 微 ；
（ 激励 频率 从 １ ｚ １０ ｋ ｚ ０ Ｈ 到 ０ Ｈ 量级 ） 。
１ 国外研 究 进 展
２０ ０４年 ， 国国防部将 等离 子 体 流 动控 制 列 为 面 向 空军 未 来 发 展 的重 点 资 助 领域 之 一 ， 美 主要 研 究 “ 理 解、 预测 和控制 弱 电离流 动 ， 而实 现飞行 器 性 能革 命 的科 学 基 础 ” ０５年 ， 国空 军 将 等离 子 体 动力 学 进 。２０ 美 列为 未来几 十年保 持 技术领 先地 位 的 ６大基 础 领域之 一 ， 主要研 究 等离子 体改 善亚 声速 、 声 速和高 超声 速 超 飞行 器气 动特性 和推 进效率 的科 学基 础 。２０ ０ ９年 ， 国航 空航 天学 会将 以等离 子 体流 动 控制 为代 表 的 主动 美
收稿 日期 ：０ １—１ ０ ２ １ ０—１ 基金项 目 ： 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７ ２６ ５ ９ ６０ ） １９ ２ ３ ；０ ０ １０ 作者简介 ： 李应红 （９ ３一） 男 ， １６ ， 重庆奉节人 ， 授 ， 教 博士生导师 ， 主要从 事航 空等离子 体研究
Ｅ —ｍａｌ ｗｕ ｕ １ ２ ＠ １ ６ ｃ ｒ ｉ： ｙ ｎ ２ ３ ２ ．ｏ ｎ
取得 突破 。
波音公 司、 通用电气公司、 普惠公司、 贝尔公司、 霍尼韦尔公司等申请了大量的专利 ， 呈现 出应用基础研
究和 关键技 术攻 关结合 的趋势 。
２ 国 内研 究 进 展
２０ ０ １年 以来 ， 对提升 飞行 器气 动性 能 和推 进效 能 的重 大需 求 ， 针 国内等 离 子体 流 动 控 制研 究 呈 现 蓬 勃 发展 的态势 。空军工程 大学 、 中国空气 动力研 究 与发 展 中心 、 中科 院工 程热物 理研 究所 、 京大 学 、 京航 空 北 北 航天 大学 、 西北 工业 大学 、 南京航 空航 天大 学 、 备学 院 、 装 中航 工业 气 动 院 、 京 理工 大 学 、 尔 滨工 业 大 学 、 南 哈 国防科技 大学 、 门大学等 单位 开展 了大量 研究工 作 。文献 ［Ｏ一 ３ 研究 了高效 能 等离 子 体气 动 激励 及 其 厦 １ ３］ 与飞 行器 、 发动 机典 型流场耦 合 的基础 问题 ， 在等 离子 体 冲击波流 动控 制理论 、 离子 体气 动激励 特性 、 离 等 等 子体 气动激 励扩 大压气 机稳 定性 、 等离 子体气 动激 励减 弱超／ 高超声 速 激波强 度 等进展 很大 。
（ 十 ｍ／） 几 ｓ 流场分 离 。要提 高等 离子体 流 动 控制 作 用 能力 ， 是 提 高激 励 强 度 特别 是 激 励 的初 始 强度 ， 一 二 是变 定常等 离子 体气 动激励 为非 定常 脉冲等 离子 体气 动激励 ， 从非 定 常 、 非线 性 的角度 寻求 等离 子体 气动 激 励 对 流场 的最佳 作用方 式 。 受 高功 率脉 冲激 光诱 导等离 子体 冲击 波对材 料强 化 的启发 ， 究人员 提 出 了“ 研 等离 子体 冲击 流动控 制 ” 原 理 和方法 ， 括“ 包 冲击 激励 ” “ 动 涡流 ” 频率 耦合 ” 、扰 和“ ３个 内涵 。“ 冲击 激励 ” 是指 通过 脉 冲放 电 ， 能量 集 中在 瞬间释放 ， 成高 强度 冲击 （ ）且 降低 平均 功耗 ；扰 动涡 流” 形 波 ， “ 是指 冲击 激励形 成 垂直 于 壁 面或 流 向 的 射 流 冲击扰 动或 旋涡 ， 通过 涡流 动控制 ， 抑制 分离 流 动 ；频 率 耦 合 ” 指从 非 定 常 、 “ 是 非线 性 的角 度 ， 现 “ 实 等 离子体 气动 激励／ 流场 耦合 ” 。纳 秒脉 冲放 电等 离子 体 冲 击气 动 激 励 器 比较 系 统 揭 示 了其 原 理 与 特性 。相
特性， 已成为国际上空气动力学和气动热力学领域的研究前沿。简要介绍国外等 离子体流动控 制研 究 的重要进 展 ， 主要介 绍 国 内在 等 离子体 冲击波 流 动控制 理论 、 离子体 气 动 激励特 性 、 等 等 离子体 气动激励 扩 大压 气机稳 定 性 、 离子体 气 动激 励减 弱超／ 等 高超 声 速 激波 强 度 等方 面 的研
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０２
等 离子体 流 动控 制 技术 研 究 进 展
李应红 ， 吴 云
（ 空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ， 陕西西安 ，１０ ８ ７０ ３ ）
摘要 基 于等 离子体 气 动激励 的等 离子体 流 动 控 制技 术 ， 显著 改善 飞行 器／ 力装 置 的 气 动 可 动
学模 型 ， 可建立 氮分 子基 态不 同振动 能级 的相 对浓 度 、 Ｃ态 振 动能 级 分 布 与 电子 数密 度 之 间 的定 量关 系 ， 利
究进 展 ， 并指 出了未 来发 展 需要解决 的重 大 问题。 关键词 等 离子体 ； 流动 控制 ； 离子体 气动 激励 ； 气机 等 压
ＤＯＩ １． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ ３ １ ． ０ ２ ０ ． ０ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ９— ５ ６ ２ １ ． ３ ０ １ ｓ
中图分 类 号
２ ２ 等 离子 体气 动激 励特性 ． 目前 ， 电特 性 、 离子 体特 性 和流场 特性综 合测试 系统 已建 立 ， 点对 表 面 弱 电离 介 质 阻挡 放 电等 离 放 等 重
第 ３期
李应红 等 ： 等离子体流动控制技术研究进展
３
子体特 性进 行 了测试诊 断 。 电子 密度 直接 反映 空气 的 电离程 度 ， 一定 程度 上 表 征参 与 动量 传 递 的离 子 数 在 量， 因此也 是等 离子体 流动 控制 物理 原理研 究 中 的重 要 参数 ， 是 目前 国内外 公 开报 道 的 文献 中 ， 没有 手 但 还 段可 以直 接对表 面弱 电离 等离 子体 电子数 密度 进行测 试诊 断 。根据 发光 粒子 Ｎ （ ） Ｎ （ ） Ｃ 和 ： Ｂ 的化 学 动力
等离 子体气 动激励 有效 抑制 流动 分离 的速度 ， 是决 定 等离 子 体流 动控 制 能 否走 向应 用 的重 要 因素 。受
绝缘材料抗击穿能力和等离子体产生方式的限制 ， 壁面射 流” “ 速度很难显著提高（ ／ ） 只能抑制低速 ８ｍ ｓ ，
１４ 等离 子体气 动激 励器 和 电源 ．
２０ ０ ６年 ， 国大气辉光 技术 公 司宣布在 美 国空军 科研局 的资助下 ， 高 效 、 美 在 高鲁 棒性 的等 离子 体激 励 器 研制 方 面取得 突破 ， 准备 将其 用于无 人机 飞行控 制 ， 国空军科 研局 宣布 在柔性 等离 子体 激励 器技 术方 面 并 美
动控 制效 果进 行 了探 索 。 １３ 内流 等离 子体流 动控 制 ．
美 国圣母 大学在 等离 子体气 动激 励抑 制涡 轮低 雷诺数 流 动分 离 方 面开 展 了一 系列 的研 究 工 作 ］加 拿 ， 大蒙 大工 学 院进行 了等离 子体气 动 激励 抑 制 轴流 压气 机 旋 转失 速 扰 动 波 的仿 真 研 究 ］Ｇ ， Ｅ公 司全 球 研 发 中心 进行 了等 离子体 气动 激励控 制压 气 机 叶尖 流 动 、 大压 气 机稳 定 性 的仿 真研 究 ］俄 亥 俄 州 立 大 学 进 扩 ， 行 了等离 子体气 动激励 控 制喷管 流动 与噪声 的实 验研 究 ｌ 。 ９ ］
先地位 。 １ １ 等离 子体气 动激 励特 性 与建模 仿真 ．
电晕放 电 、 质 阻挡放 电 、 介 电弧放 电 、 波放 电 、 微 电晕／ 介质 阻挡 组合放 电 、 局部 丝状放 电等 离子体 气动激 励 进行 了大量研 究 … 。通过 探针 、 光谱 仪 、 天平 、Ｉ ＰＶ等 手段 ， 放 电特性 、 离 子 体特 性 和 流动 特 性进 行 了 对 等 时空 分辨 测试 ， 获得 了等 离子体 气动 激励 的功耗 、 等离子 体转 动和振 动温 度 、 导 的速度 场和 涡量场 等特性 。 诱
流动 控制 技术列 为 十大航 空前 沿技术 之一 。２ ０ ０ ９年 ， 欧洲制 定 了“ Ｌ Ｓ Ｅ Ｏ Ｐ Ａ Ｍ ａ ｒ Ｅ Ｏ ｄｎ ｍ Ｐ Ａ ＭＡ Ｒ （ Ｌ Ｓ ｓｏ Ｒ ｙａ ． ｆ Ａ
ｉ ｃｎ ｏ） 合作研究计划 。美 、 、 法 、 、 意、 ｃ ｏｔ １” ｒ 俄 英、 德 日、 阿等开展 了大量研究 ， 国、 美 俄罗斯最具代表性 ， 处于领
２
空军工程大学学报 （ 自然科学 版）
２１ ０ ２正
根 据体 积力 的测试 结果进 行 了等离 子体气 动激励 特 性 的唯象仿 真 ， 优势 是容 易实 现 ， 点是 物理 过程不 清 其 缺 晰 。通 过将？ 松方程 、 离子体 方程 、 Ｓ方 程耦 合求解 进行 的等 离子 体 一流体耦 合仿 真 ， 优 势是 物理 过 白 等 Ｎ— 其 程 清晰 ， 是 由于化 学反应 复杂 ， 时间尺 度计算 难度 大 ， 算 资源要 求高 ， 但 多 计 并且 跟实 验结果 只 能定性 一致 。 １２ 外流 等离 子体流 动控 制 ． 美 国圣母 大学进 行 了无人 机等 离子体 飞行 控制 的风洞 实验 ］与 贝尔 直升 机 公 司合作 进 行 了 Ｖ一 ２机 ， ２ 翼 等离 子体流 动控 制 实 验 。俄 罗斯 理 论 和应 用力 学研 究 所 进 行 了 滑 翔 机 机 翼 等 离 子 体 流 动 控 制 飞 行 实 验 。莫斯 科物 理技术 学 院进行 了来 流速度 １０ｍ ｓ １ ／ 下抑 制 流动 分离 的实验 ］并 对 高亚 声 速 条件 下 的流 ，
关研究建立 了等离子体冲击气动激励特性估算的 ２种方法 ， 获得 了产生 冲击波气动激励 的条件。实现纳秒
脉 冲放 电等离 子体气 动激励 抑制 来 流速度 ０４Ｍａ下 Ｎ Ｃ ０５翼 型 流动分 离 ， ． Ａ Ａ０ １ 临界失 速攻 角 由 ２ 。 大 到 ３增
２ 。攻 角 为 ２ 。 ， 型升力 增大 １． ％ ， ６， ３时 翼 ６ ９ 阻力 减小 ２ ． ％ 。 １７
Ｖ３ ２
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ文献标 识码
Ａ
文章 编 号
１０ ０ ９—３ １ （０ ２ ０ ０ ０ —０ ５ ６ ２ １ ） ３— ０ １ ５
更高 、 更快 、 更远 、 隐身是军 用飞 行器 发展 的主要 趋 势 。优 良的气 动 特性 和高效 的动 力装 置 是 飞行 器 在 性 能上跨越 新 高度 的必要保 证 。对 于未来 的新 型 飞行器 ， 常规气 动设 计 已经不 能满 足要求 ， 需要 采用 新 的技 术手 段 。国 内外 专家认 为 ， 主动 流动 控制技 术是 ２ 世 纪最 有 发展 潜 力 的航 空前 沿 技术 之 一 ， １ 将作 为未 来新
第１ ３卷第 ３期
２１ ０ ２年 ６月
空
军
工
程
大
学
学
报（ 自然科学版 ）
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ３ １１ ．
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ Ｏ Ｃ Ｎ ＩＥ ＲＮ ＮＶ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ ＥＥ ＩＩＮ Ｏ Ｒ Ａ ＦＡＲＦ Ｒ ＥＥ ＧＮ Ｅ ＩＧＵ ＩＥ Ｓ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ＤＴＯ ） Ｔ
型 飞行器 和航 空发 动机气 动设 计 中一个新 的 自由度 （ 手段 ） 。
等离子体是液体 、 固体 、 气体之外 的物质第 四态。等离子体流动控制是基于等离子体气动激励的新型主 动流动控制技术 ， 利用等离子体在电磁场力作用下运动或气体放 电引起温度、 压力变化对流场局部施加扰
动， 实现 飞行器 减阻 增升 和发动 机增 推扩稳 ， 主要技 术优 势是 ： 其 没有 活 动部 件 、 响应 快 （ 秒量 级 ） 高带 宽 微 ；
（ 激励 频率 从 １ ｚ １０ ｋ ｚ ０ Ｈ 到 ０ Ｈ 量级 ） 。
１ 国外研 究 进 展
２０ ０４年 ， 国国防部将 等离 子 体 流 动控 制 列 为 面 向 空军 未 来 发 展 的重 点 资 助 领域 之 一 ， 美 主要 研 究 “ 理 解、 预测 和控制 弱 电离流 动 ， 而实 现飞行 器 性 能革 命 的科 学 基 础 ” ０５年 ， 国空 军 将 等离 子 体 动力 学 进 。２０ 美 列为 未来几 十年保 持 技术领 先地 位 的 ６大基 础 领域之 一 ， 主要研 究 等离子 体改 善亚 声速 、 声 速和高 超声 速 超 飞行 器气 动特性 和推 进效率 的科 学基 础 。２０ ０ ９年 ， 国航 空航 天学 会将 以等离 子 体流 动 控制 为代 表 的 主动 美
收稿 日期 ：０ １—１ ０ ２ １ ０—１ 基金项 目 ： 国家 自然科学基金资助项 目（０ ７ ２６ ５ ９ ６０ ） １９ ２ ３ ；０ ０ １０ 作者简介 ： 李应红 （９ ３一） 男 ， １６ ， 重庆奉节人 ， 授 ， 教 博士生导师 ， 主要从 事航 空等离子 体研究
Ｅ —ｍａｌ ｗｕ ｕ １ ２ ＠ １ ６ ｃ ｒ ｉ： ｙ ｎ ２ ３ ２ ．ｏ ｎ
取得 突破 。
波音公 司、 通用电气公司、 普惠公司、 贝尔公司、 霍尼韦尔公司等申请了大量的专利 ， 呈现 出应用基础研
究和 关键技 术攻 关结合 的趋势 。
２ 国 内研 究 进 展
２０ ０ １年 以来 ， 对提升 飞行 器气 动性 能 和推 进效 能 的重 大需 求 ， 针 国内等 离 子体 流 动 控 制研 究 呈 现 蓬 勃 发展 的态势 。空军工程 大学 、 中国空气 动力研 究 与发 展 中心 、 中科 院工 程热物 理研 究所 、 京大 学 、 京航 空 北 北 航天 大学 、 西北 工业 大学 、 南京航 空航 天大 学 、 备学 院 、 装 中航 工业 气 动 院 、 京 理工 大 学 、 尔 滨工 业 大 学 、 南 哈 国防科技 大学 、 门大学等 单位 开展 了大量 研究工 作 。文献 ［Ｏ一 ３ 研究 了高效 能 等离 子 体气 动 激励 及 其 厦 １ ３］ 与飞 行器 、 发动 机典 型流场耦 合 的基础 问题 ， 在等 离子 体 冲击波流 动控 制理论 、 离子 体气 动激励 特性 、 离 等 等 子体 气动激 励扩 大压气 机稳 定性 、 等离 子体气 动激 励减 弱超／ 高超声 速 激波强 度 等进展 很大 。
（ 十 ｍ／） 几 ｓ 流场分 离 。要提 高等 离子体 流 动 控制 作 用 能力 ， 是 提 高激 励 强 度 特别 是 激 励 的初 始 强度 ， 一 二 是变 定常等 离子 体气 动激励 为非 定常 脉冲等 离子 体气 动激励 ， 从非 定 常 、 非线 性 的角度 寻求 等离 子体 气动 激 励 对 流场 的最佳 作用方 式 。 受 高功 率脉 冲激 光诱 导等离 子体 冲击 波对材 料强 化 的启发 ， 究人员 提 出 了“ 研 等离 子体 冲击 流动控 制 ” 原 理 和方法 ， 括“ 包 冲击 激励 ” “ 动 涡流 ” 频率 耦合 ” 、扰 和“ ３个 内涵 。“ 冲击 激励 ” 是指 通过 脉 冲放 电 ， 能量 集 中在 瞬间释放 ， 成高 强度 冲击 （ ）且 降低 平均 功耗 ；扰 动涡 流” 形 波 ， “ 是指 冲击 激励形 成 垂直 于 壁 面或 流 向 的 射 流 冲击扰 动或 旋涡 ， 通过 涡流 动控制 ， 抑制 分离 流 动 ；频 率 耦 合 ” 指从 非 定 常 、 “ 是 非线 性 的角 度 ， 现 “ 实 等 离子体 气动 激励／ 流场 耦合 ” 。纳 秒脉 冲放 电等 离子 体 冲 击气 动 激 励 器 比较 系 统 揭 示 了其 原 理 与 特性 。相
特性， 已成为国际上空气动力学和气动热力学领域的研究前沿。简要介绍国外等 离子体流动控 制研 究 的重要进 展 ， 主要介 绍 国 内在 等 离子体 冲击波 流 动控制 理论 、 离子体 气 动 激励特 性 、 等 等 离子体 气动激励 扩 大压 气机稳 定 性 、 离子体 气 动激 励减 弱超／ 等 高超 声 速 激波 强 度 等方 面 的研
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０２
等 离子体 流 动控 制 技术 研 究 进 展
李应红 ， 吴 云
（ 空军工程大学等离子体动力学重点实验室 ， 陕西西安 ，１０ ８ ７０ ３ ）
摘要 基 于等 离子体 气 动激励 的等 离子体 流 动 控 制技 术 ， 显著 改善 飞行 器／ 力装 置 的 气 动 可 动
学模 型 ， 可建立 氮分 子基 态不 同振动 能级 的相 对浓 度 、 Ｃ态 振 动能 级 分 布 与 电子 数密 度 之 间 的定 量关 系 ， 利
究进 展 ， 并指 出了未 来发 展 需要解决 的重 大 问题。 关键词 等 离子体 ； 流动 控制 ； 离子体 气动 激励 ； 气机 等 压
ＤＯＩ １． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ ３ １ ． ０ ２ ０ ． ０ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ９— ５ ６ ２ １ ． ３ ０ １ ｓ
中图分 类 号
２ ２ 等 离子 体气 动激 励特性 ． 目前 ， 电特 性 、 离子 体特 性 和流场 特性综 合测试 系统 已建 立 ， 点对 表 面 弱 电离 介 质 阻挡 放 电等 离 放 等 重
第 ３期
李应红 等 ： 等离子体流动控制技术研究进展
３
子体特 性进 行 了测试诊 断 。 电子 密度 直接 反映 空气 的 电离程 度 ， 一定 程度 上 表 征参 与 动量 传 递 的离 子 数 在 量， 因此也 是等 离子体 流动 控制 物理 原理研 究 中 的重 要 参数 ， 是 目前 国内外 公 开报 道 的 文献 中 ， 没有 手 但 还 段可 以直 接对表 面弱 电离 等离 子体 电子数 密度 进行测 试诊 断 。根据 发光 粒子 Ｎ （ ） Ｎ （ ） Ｃ 和 ： Ｂ 的化 学 动力