等离子体流动控制的应用

晨枫

《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：
! R; P, M1 M% k/ S1 F+ B
4 Z/ [3 _: ~6 q
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。

6 e' Y* j4 i# [/ }8 q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。

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。
. q" S1 `- g8 {9 k, R$ y
& Y& E; h, v+ }/ p根据看来的一知半解，大概是这么回事：
$ y! J& u9 o: ~! t" h, [  j5 [
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。
& H4 N  H- P/ M# \4 q# ^+ X
+ T* H* n, s. u' F% w8 u$ h* L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。


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

3 g7 a3 x1 E5 }9 _% p- A$ ]: {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。

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。
0 J+ K' _! |2 T
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。

* k* ~& m# H- M6 B# L3 s* p7 ~1 r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。
  u, h9 T% o4 A* x
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？
# ^7 A/ Z! K3 _3 u8 E) Y4 X* 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。
  t% ^7 U9 j! U4 R) ^6 c3 _6 E
% E+ |( K. @, v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。

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～

8 \9 f( A8 g3 `# }' G7 r& 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。

" {5 F- D) n" T$ m) B( ]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～

$ i4 }+ v- K! q, J4 k" e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？
) K; `8 K2 W  r
想想就兴奋～

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2022-8-27 10:52
7 P: W! r* c- B; ^3 v6 G. X1 Z/ X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？
1 C  ~* Y3 e5 z( ~  H1 z) `0 Y& G
想想就兴奋～ ...

) }" f+ F# w; w- @6 \1 T3 j4 q  E这就是磁流体推进

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2022-8-28 01:38
这就是磁流体推进

1 P5 v2 C, _4 N% x8 z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
8080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
$ y. c. C0 j/ ]2 ?. Q4 P这算不算是官泄H20的小照？

+ b. `& S+ q0 W8 q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
) d& A( B; {3 g* `4 }) G这算不算是官泄H20的小照？

3 Q) Y6 o" Z9 R6 B6 o+ b* X/ a1 w感觉是拿着B-2的模型做实验，和H20不见得有什么关联