Разработка плазменного магнитогидродинамического актуатора для управления потоком вблизи аэродинамических тел с помощью генерации синтетической струи.

Использование струй с нулевым расходом массы за период для управления потоком вблизи летательных аппаратов является перспективным направлением [1]. Такие типы струй называют синтетическим. Для формирования струи в ряде работ [2] в рабочей полости управляющих устройств (актуаторов) зажигают импульсно – периодический разряд. Для интенсификации процесса выдува струи в данном научном исследовании предлагается зажигание дугового разряда в магнитном поле. По результатам предварительных экспериментальных оценок ожидается, что движение дугового канала (I=10-700A) в поперечном магнитном поле (B=1.2Тл) приведет к увеличению импульса струи на 3% и снизит время релаксации системы на 30% по сравнению с актуаторами синтетических струй без магнитного поля (spark jet actuator), при этом скорость струи на срезе сопла составит 300 - 400м/с. Данные характеристики струи позволяют использовать управляющие устройства на летательных аппаратах при бОльших числах Рейнольдса. Визуализация потока газовой струи позволит качественно и количественно описать важные физические закономерности, ответственные за форму, строение и структуру протекающих процессов. Использование методики PIV даст возможность получить поле скоростей на плоском срезе струи. Таким образом в дополнении к теневой съемке будет реализована визуализация вихревых структур струи, а также будет измерена ее скорость непосредственно на срезе кромки сопла. Поля температур струи МГД актуатора, полученные при анализе интерферограмм, позволят дополнить научную работу. Установка плазменного актуатора в торцевую часть модели крыла позволит проанализировать возможность управления концевым вихрем. Предполагается, что импульсно-периодический выдув газа из каверны актуатора позволит увеличить эффективное удлинение крыла за счет создания дополнительные струйных поверхностей у торца крыла. Плазменный МГД актуатор будет, по-видимому, эффективен на крыльях малого и умеренного удлинения (отношение длины хорды крыла к его размаху не должно превышать 4). Использование дугового разряда в магнитном поле для создания синтетической струи является уникальным решением. На текущий момент анализ открытых источников не выявляет наличие подобных отработанных схем. Таким образом, представляется актуальным предлагаемое всестороннее экспериментальное исследование струи с нулевым расходом за период, созданной МГД актуатором, с целью понимания основных физических механизмов, ответственных за их формирование, что является необходимым условием для решения фундаментальных задач магнитоплазменной аэродинамики. Управление концевым вихрем вблизи законцовки крыла с помощью МГД актуатора позволит изменить аэродинамические характеристики модели, такие как подъемная сила и аэродинамическое сопротивление. Результаты работы будут сравнены с результатами, полученными при использовании других типов актуаторов (механических законцовок, струйных актуаторов, актуаторов на основе spark jet, и т.д.). 1. Петров, Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла. Москва, 2011. 2 Sarah H. Popkin, Bohdan Z. Cybyk, Chase H. Foster, Farrukh S. Alvi. Experimental Estimation of SparkJet Efficiency. AIAA JOURNAL, Vol. 54, No. 6, June 2016.