飞行中飞机机翼的结冰,不仅会破坏机翼的气动性能,引起机翼流动分离,还会影响飞机整体的操控性,同时碎冰脱落还可能对飞机的油箱、发动机等重要部位的安全存在威胁。尤其由于无人机等中小型飞机有效载荷小,抗冰能力差,机翼结冰的影响更为严重,因此开展机翼分离流控制及防/除冰控制具有重要的现实意义。本文利用合成双射流激励器能效高、质量轻、占用空间小的特点,以及其对机翼流动分离控制的优良特性,开展合成双射流机翼和结冰机翼的流动分离控制,以及合成双射流防/除冰机理研究。主要研究内容和结论如下:(1)针对实验设计加工了横向合成双射流激励器,研究了其流场特性,并且在风洞中对合成双射流激励器控制机翼流动分离进行了PIV实验研究。实验结果表明:(1)合成双射流的引入,可以有效控制机翼流动分离,推迟分离攻角。与合成射流激励器相比,合成双射流激励器的控制范围更广,控制机翼大攻角流动分离的能力明显增强,控制机翼流动的失速攻角更大。(2)合成双射流激励器两出口位置对控制分离的影响非常明显。合成双射流激励器两出口任一出口位于分离点之前较近位置时,都能有效控制机翼大攻角分离,且出口位置越靠近分离点,控制效果越明显。(3)合成双射流激励器对机翼分离流动的控制能力与射流的能量水平相关,即便合成双射流激励器两出口位于机翼流动分离点之前,若距离分离点较远且射流能量较低时,则不能有效控制机翼流动分离。(2)分析比较并选择了适当的数值模拟湍流模型,并对结冰机翼的流场特性及激励器控制结冰机翼流动分离进行了二维数值模拟。由数值模拟结果可知:(1)不同冰形均破坏了机翼的流线型,对机翼的气动力特性有不同程度的影响。其中霜冰对机翼气动力特性影响最小;明冰对机翼的气动力特性影响最大;混合冰介于两者之间。(2)在小攻角情况下,合成双射流激励器能有效改善结冰机翼的不良气动特性;在大攻角情况下,由于合成双射流激励器两个出口位于分离点之后,其不能有效消除大的分离涡,但可以使得分离涡推迟,分离涡厚度增加,分离涡最厚点推后,对大攻角下结冰机翼的气动特性略有改善。(3)设计了合成热射流激励器,并提出了合成热射流激励器防除冰技术。进行了合成双射流和合成热射流防除冰基础实验研究,实验结果表明:(1)合成双射流防冰效果不明显,但能有效防霜,凝固水滴不会像无激励器作用时在表面生成针叶状的霜,而是在水滴表面均匀的形成一层白色的颗粒状霜。并且使水滴的高度降低,锥形尖端变得平坦,水滴与冷板平面的接触面积增加。合成双射流激励器除冰效果不明显,但除霜效果明显。在水滴完全结冰结霜后开启合成双射流激励器,针叶状霜的“针尖”迅速消失,霜的厚度迅速减小,表面变为一层均匀的柱状冰晶。随后,凝固水滴上的冰晶及锥形冰尖逐渐融化,凝固水滴的高度逐渐降低,锥形尖端逐渐变得平坦,融化的液态水在沿凝固水滴向下流动时遇冷再冻结,在下游结为更加质密的小颗粒状白霜,凝固水滴与冷板平面的接触面积增大。(2)合成热射流激励器的除冰除霜作用十分明显,在合成热射流作用下,凝固水滴表面的霜从顶端向下逐渐消失,同时凝固水滴变矮,锥形顶端变得平坦,水滴与冷板平面的接触面积增加。最后凝固水滴恢复透明,完全融化。此外,合成热射流激励器能够有效的除霜除冰,在水滴完全结冰结霜后开启合成热射流激励器,针叶状霜的“针尖”迅速消失,霜的厚度迅速减小,变成一层紧贴凝固水滴的白霜,同时凝固水滴锥形尖端变得平坦。随后,白霜从凝固水滴的顶端向下逐渐褪去,变为不透明的冰滴。由于合成热射流的加热作用,凝固水滴的表面顶端融化,融化的水向下运动并凝结为霜。在热气的作用下霜继续融化褪去。最终整个凝固水滴被完全融化,变得透明。