Un método de control de flujo para una plataforma móvil (12), que comprende:

disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) en una superficie del borde de salida (18) de una porciónde una plataforma móvil;

aplicar un voltaje a dicho actuador de plasma; y

controlar dicho voltaje para dicho actuador de plasma para ionizar aire en un entorno próximo a dichoactuador de plasma adyacente a dicha superficie del borde de salida, para causar un flujo inducido adyacentea la superficie del borde de salida y que se caracteriza porque el flujo inducido fluye selectivamente en elmismo sentido que el del flujo de la capa límite que fluye sobre el actuador de plasma o en sentido contrario aél, y opera influenciando la adhesión o la separación de un flujo de capa límite sobre dicha superficie delborde de salida dependiendo del sentido en el que se causa que circule el flujo inducido.

Aparato y método para controlar el flujo de plasma en el borde de salida de un perfil aerodinámico.

CAMPO

La descripción presente se refiere a actuadores de flujo de plasma, y más particularmente a un sistema y método de control de flujo que incorpora actuadores de flujo de plasma aplicados a una superficie de Coanda para modificar un flujo de capa límite sobre la superficie de Coanda.

ANTECEDENTES

Lo que se expone en esta sección proporciona meramente información sobre antecedentes con relación a la descripción presente y puede no ser constituyente de una técnica anterior.

Para conseguir la eficiencia aerodinámica, las plataformas móviles aéreas, por ejemplo, aviones, deben tener unas configuraciones sumamente integradas que combinen buenas actuaciones de vuelo, carga de pago útil, y buenas características de estabilidad y control. Para conseguir este objetivo, las configuraciones de plataformas móviles deben tener conjuntos de efectores eficaces, efectivos y robustos. Suprimir superficies de control convencionales ofrece el beneficio de una aerodinámica y de una eficacia estructural mejoradas pero puede degradar la estabilidad y el control del vehículo aéreo. Esto es especialmente cierto en configuraciones de aviones sin cola, en los que los conceptos de control de guiñada sin articulaciones han sido difíciles de aplicar hasta la fecha.

Los dispositivos de control de circulación activados neumáticamente proporcionan un potencial de control aerodinámico similar al de los controles movibles convencionales pero requieren un suministro de aire a alta presión para los actuadores. Esto puede necesitar una infraestructura de suministro voluminosa, pesada y caliente que es difícil de incorporar en muchas porciones de una plataforma móvil aérea. Los dispositivos de control acústico activados eléctricamente se basan en una excitación armónica para alterar la capa límite. La excitación armónica se genera usando dispositivos similares a un altavoz, lo que incluye partes movibles. Sin embargo, en el diseño de plataformas móviles, existe un interés por disminuir el número de partes movibles asociadas a los diversos y numerosos subsistemas que emplean típicamente las plataformas.

El documento WO2007/133239 se refiere al uso de actuadores de plasma para reducir la resistencia de alas de avión y de otras superficies. El plasma comunica un impulso dirigido al aire que rodea la superficie para reducir la separación del flujo del aire desde la superficie.

El documento EP 1936116A2 se refiere a un perfil aerodinámico con un generador de plasma en el borde de salida del mismo que es usado para reducir vórtices en el borde de salida.

El documento de EE.UU. 6 570 333 se refiere a un método para generar una descarga de plasma que cubre una superficie de un cuerpo inmerso en un gas a presiones desde 0, 01 Torr hasta la presión atmosférica, que aplica una energía de radiofrecuencia con frecuencias entre aproximadamente 1 MHz y 10 GHz por medio de una pluralidad de conductores aislados emparejados en la superficie. A estas frecuencias puede generarse un plasma no filamentado, sin arco, para afectar las características de resistencia de vehículos que se desplazan a través de gas. El plasma puede ser usado también en los reactores de plasma como una fuente para operaciones de reacción químicas.

El documento de Eric Moreau: “Airflow control by non-thermal plasma actuators”, Journal of Physics D. Applied Physics. IOP Publishíng, Bristol, GB: XP020112117, y el documento de Thomas C. Corke y Chuan He: “Plasma Flaps and Slats: an Application of Weakly – Ionized Plasma Actuators”, AIAA Paper 2004 – 2127, XP 009114869, se refieren a la aplicación de actuadores de plasma para el control del flujo de aire.

SUMARIO

El invento se explica en las reivindicaciones independientes. Características preferidas u opcionales se explican en las reivindicaciones dependientes de ellas.

La descripción presente está destinada a un sistema y método para el control de flujo que está especialmente bien adaptado para ser usado en conexión con una superficie de Coanda. En una realización se describe un método de control de flujo para una plataforma móvil aérea que comprende disponer un actuador de plasma en una superficie del borde de salida de la plataforma móvil. Se aplica un voltaje al actuador de plasma y se controla para que ionice aire en el entorno próximo del actuador de plasma adyacente al borde de salida. Esto da lugar a un flujo inducido que opera influenciando la adhesión o la separación, al menos una de ellas, de un flujo de capa límite sobre la superficie de borde de salida. En una realización específica se usa un controlador para controlar la aplicación del voltaje al actuador de plasma, y el voltaje es una corriente alterna (CA) de un voltaje de al menos 3.000 voltios.

En variaciones de la realización anterior hay dispuesta una pluralidad de actuadores de plasma en la superficie del borde de salida. La superficie del borde de salida puede formar una superficie de Coanda. Los actuadores de plasma pueden ser activados selectivamente para influenciar el flujo de la capa límite sobre la superficie de Coanda para retrasar la separación de la capa límite de la superficie de Coanda, o para causar la separación de la capa límite.

En una realización se describe un sistema de control de vuelo que hace uso de al menos un actuador de plasma dispuesto en una primera porción de una superficie de Coanda de una plataforma móvil, y de un segundo actuador de plasma dispuesto en una segunda porción de la superficie de Coanda. Se usa una fuente de voltaje para activar selectivamente los actuadores de plasma. Mediante la activación selectiva de los actuadores de plasma, el (los) actuador (es) energizado (s) puede (n) causar ionización del aire en su (s) entorno (s) próximo (s) . Esto induce un flujo de fluido en un sentido específico sobre la superficie de Coanda que o bien ayuda a retrasar la separación de un flujo de capa límite sobre la superficie de Coanda, o ayuda a promover la separación de la capa límite de la superficie de Coanda.

En una realización se describe un avión que hace uso de un sistema de control de vuelo que tiene al menos un actuador de plasma dispuesto en una superficie de Coanda del avión. Se usa una fuente de voltaje para activar selectivamente el actuador de plasma para influir en el flujo de la capa límite sobre la superficie de Coanda.

En otra realización se emplea una pluralidad de actuadores de plasma de modo dual en una superficie en la que se necesita control sobre la separación y adhesión de una capa límite.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS

Los dibujos que se describen aquí tienen un objeto ejemplar únicamente y no se pretende de ninguna manera limitar el alcance de la descripción presente.

La Figura 1 es una vista lateral de una realización ejemplar de un sistema de control de vuelo empleado en una superficie de Coanda de un ala de un avión, en la que el sistema hace uso de una pluralidad de actuadores de plasma que están situados sobre la superficie de Coanda; La Figura 1A muestra una vista en perspectiva de una porción del ala de la Figura 1 empleando una pluralidad de hileras separadas de los actuadores de plasma mostrados en la Figura 1; La Figura 2 es una vista lateral a escala ampliada de uno de los actuadores de plasma mostrados en la Figura 1; La Figura 3 es una vista lateral del ala de la Figura 1 ilustrando cómo aparece el flujo de la capa límite sin estar activado ninguno de los actuadores de plasma; La Figura 4 muestra el ala de la Figura 1 pero estando activado al menos uno de los actuadores de plasma solamente en la superficie inferior, con el cambio resultante del flujo de la capa límite a lo largo de la superficie de Coanda y la modificación asociada de la circulación y de las líneas de flujo alrededor de la sección del ala (es decir, causando que el flujo de la estela sea desviado hacia arriba) ; La Figura 5 muestra el ala de la Figura 1 pero estando activado al menos un actuador de plasma solamente en la superficie superior, con el cambio resultante del flujo de la capa límite a lo largo de la superficie de Coanda y la modificación asociada de la circulación y de las líneas de flujo alrededor de la sección del ala (es decir, causando que el flujo de la estela sea desviado hacia abajo) ; La Figura 6 es una vista del ala de la Figura... [Seguir leyendo]

1. Un método de control de flujo para una plataforma móvil (12) , que comprende:

disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) en una superficie del borde de salida (18) de una porción de una plataforma móvil; aplicar un voltaje a dicho actuador de plasma; y controlar dicho voltaje para dicho actuador de plasma para ionizar aire en un entorno próximo a dicho actuador de plasma adyacente a dicha superficie del borde de salida, para causar un flujo inducido adyacente a la superficie del borde de salida y que se caracteriza porque el flujo inducido fluye selectivamente en el mismo sentido que el del flujo de la capa límite que fluye sobre el actuador de plasma o en sentido contrario a él, y opera influenciando la adhesión o la separación de un flujo de capa límite sobre dicha superficie del borde de salida dependiendo del sentido en el que se causa que circule el flujo inducido.

2. El método de la reivindicación 1, en el que disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) comprende disponer un actuador de plasma de modo único (16) en dicha superficie del borde de salida (18) .

3. El método de la reivindicación 1, en el que disponer al menos un actuador de plasma comprende disponer un actuador de plasma de modo dual (102) en dicha superficie del borde de salida (18) .

4. El método de la reivindicación 1, en el que disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) en una superficie del borde de salida comprende disponer un actuador de plasma en una mitad superior de una superficie de Coanda (18) .

5. El método de la reivindicación 1, en el que disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) en una superficie del borde de salida comprende:

disponer un actuador de plasma en una mitad inferior de una superficie de Coanda (18) .

6. El método de la reivindicación 1, en el que disponer al menos un actuador de plasma (16; 102) en una superficie del borde de salida (18) comprende:

disponer un primer actuador de plasma en una mitad superior de una superficie de Coanda (18) ; disponer un segundo actuador de plasma en una mitad inferior de una superficie de Coanda; y controlar un voltaje aplicado a cada uno de dichos actuadores de plasma para influenciar dicho flujo de capa límite sobre dicha superficie de Coanda.

7. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

usar un controlador para controlar la actuación de dicho actuador de plasma (16; 102) .

8. El método de la reivindicación 1, en el que aplicar un voltaje a dicho actuador de plasma (16; 102) comprende aplicar un voltaje de corriente alterna de al menos 3.000 voltios a dicho actuador de plasma.

9. El método de la reivindicación 6, que comprende además usar un controlador para controlar independientemente la aplicación de dicho voltaje a dichos primero y segundo actuadores de plasma.

10. Un sistema de control de flujo para influenciar una capa límite que fluye sobre una superficie de Coanda (18) , comprendiendo dicha superficie de Coanda una superficie con la que el flujo de la capa límite puede estar sometido a un efecto de Coanda, el sistema comprende:

al menos un actuador de plasma (16; 102) dispuesto en dicha superficie de Coanda; una fuente de voltaje para aplicar un voltaje suficientemente alto a dicho actuador de plasma para causar que dicho actuador de plasma ionice aire en un entorno próximo a dicho actuador de plasma, influenciando dicha ionización de aire un flujo de capa límite sobre dicha superficie de Coanda para causar un flujo inducido, caracterizado porque el actuador de plasma comprende un actuador de plasma de modo dual que incluye tres electrodos a los que puede aplicarse selectivamente la fuente de voltaje a cualquiera de las dos combinaciones de pares de electrodos; y en el que el flujo inducido fluye selectivamente en un sentido adyacente a la superficie de Coanda que tiene el mismo sentido que el del flujo de la capa límite que fluye sobre el actuador de plasma o en sentido contrario a él para influenciar la adhesión o la separación del flujo de la capa límite dependiendo del sentido en el que se causa que circule el flujo inducido.

11. El sistema de control de flujo de la reivindicación 10, que comprende además un controlador para controlar la aplicación de dicho voltaje a dicho actuador de plasma (16; 102) .

12. El sistema de control de flujo de la reivindicación 11, que comprende además una pluralidad de actuadores de plasma (16; 102) dispuestos en una relación de separación entre uno y otro sobre dicha superficie de Coanda (18) ; y en el que dicha fuente de voltaje es aplicada a actuadores seleccionados de dichos actuadores de plasma por dicho controlador para ayudar a retrasar la separación de dicha capa límite de dicha superficie de Coanda o para acelerar la separación de dicha capa límite de dicha superficie de Coanda.

13. El sistema de control de flujo de la reivindicación 10, en el que dicha fuente de voltaje comprende un voltaje de CA de al menos 3.000 voltios.