Što je plazma aktuator?

Plazma aktuator je oblik naprednog servomehanizma koji se razvija prvenstveno za kontrolne površine zrakoplova od 2011. Sustav aktuatora koristi protok plazme, koja je visoko ionizirani plin, za stvaranje površine koja se lako oblikuje i može funkcionirati kao tipični krilci ili zakrilca na zrakoplovu, stvarajući otpor i dizanje u ključnim točkama u manevrima leta kao što su polijetanja i slijetanja. Učinak se stvara visokonaponskom izmjeničnom električnom strujom i koristi normalan atmosferski zrak za stvaranje samog plina plazme.

Specifikacije za plazma aktuator slijede pravokutni, višeslojni dizajn poput palačinke u općem obliku krila zrakoplova. Dva lista elektrodnih vodiča odvojena su dielektričnim izolacijskim materijalom. Jedan sloj elektrode je izložen na vrhu dielektričnog medija, a jedan je ugrađen u njega i izvan središta druge elektrode. Zrak prvo struji preko izložene elektrode, a kako struja visokog napona prolazi kroz sustav, u zraku se neposredno iza gornje elektrode i iznad ugrađene elektrode formira plazma područje plina, koje se zatim može kontrolirati i oblikovati tako da djeluje protok zraka preko cijele regije aktuatora tijekom leta. Ovo oponaša učinak mehaničkog krilca bez potrebe za pokretnim dijelovima ili hidrauličkim sustavima, a također stvara svestraniji oblik s potencijalno većom kontrolom nad aerodinamikom zrakoplova.

Laboratorij za istraživanje zrakoplovstva (AFRL) u SAD-u istražuje plazma aktuator od najmanje 2006. za upotrebu u dizajnu nadzvučnih zrakoplova. Vjeruje se da takvi uređaji nude veću pouzdanost od tradicionalnih mehaničkih zakrilaca uz vjerojatnost smanjene težine karoserije vozila, što bi mu ponudilo veću upravljivost i mogućnosti dalekog dometa. U istraživanju na AFRL-u, plazma aktuator je testiran u aerotunelu pri brzinama do pet puta većim od brzine zvuka.

Tehnologija za sustav plazma aktuatora smatra se relativno praktičnom od 2011. To je, dijelom, zato što se plazma tehnologija obično koristi u potrošačkim uređajima kao što su fluorescentna rasvjeta i televizijski plazma ekrani, te ne zahtijeva visoke temperature da bi se stvorila gdje ga prirodno proizvode zvijezde. Mogućnost uključivanja i isključivanja polja plazme iznimno visokim brzinama također daje tehnologiji jedinstvenu prednost u manevrima zrakoplova koji se ne mogu postići konvencionalnim hidrauličkim sredstvima.

Neka ograničenja tehnologije još uvijek postoje od 2011. Kontrola brzine protoka za aktuator zahtijevala je dodavanje fluidnih oscilatora, gdje dva sustava plazma aktuatora rade u tandemu kako bi stvorili impulsne ili modulirane sheme protoka. Funkcija dijelova aktuatora također se inherentno temelji na gustoći okolnog plina koji se pretvara u plazmu, tako da visina zrakoplova, kao i njihova brzina, mogu imati izravan utjecaj na performanse koje je potrebno fino podesiti prije na njega se može računati da će po potrebi raditi na pouzdan način.