Che cos'è un attuatore al plasma?
Un attuatore al plasma è una forma di servomeccanismo avanzato sviluppato principalmente per le superfici di controllo degli aerei a partire dal 2011. Il sistema di attuatori utilizza il flusso di plasma, che è un gas altamente ionizzato, per creare una superficie facilmente modellabile che può funzionare come alettoni tipici o le alette fanno sugli aeromobili, creando resistenza e sollevamento in punti chiave nelle manovre di volo come decolli e atterraggi. L'effetto è creato dalla corrente elettrica alternata ad alta tensione e utilizza l'aria atmosferica normale per creare il gas plasma stesso.
Le specifiche per un attuatore al plasma seguono un design a forma di pancake rettangolare a più strati nella forma generale di un'ala di aereo. Due fogli di conduttori per elettrodi sono separati da un materiale isolante dielettrico. Un foglio di elettrodi è esposto sopra il mezzo dielettrico e uno è incorporato al suo interno e decentrato rispetto all'altro elettrodo. L'aria fluisce prima sull'elettrodo esposto e, quando la corrente ad alta tensione passa attraverso il sistema, una regione al plasma di gas si forma nell'aria direttamente dietro l'elettrodo superiore e sopra quello incorporato, che può quindi essere controllato e modellato per influenzare flusso d'aria su tutta la regione dell'attuatore durante il volo. Questo imita l'effetto di un alettone meccanico senza la necessità di parti mobili o sistemi idraulici, creando al contempo una forma più versatile con un controllo potenzialmente maggiore sull'aerodinamica dell'aeromobile.
L'Air Force Research Laboratory (AFRL) negli Stati Uniti ricerca l'attuatore al plasma da almeno il 2006 per l'uso in progetti di velivoli supersonici. Si ritiene che tali dispositivi offrano una maggiore affidabilità rispetto ai tradizionali flap meccanici con la probabilità di un peso ridotto per la carrozzeria del veicolo, che offrirebbe maggiore manovrabilità e capacità a lungo raggio. Nella ricerca di AFRL, l'attuatore al plasma è stato testato in una galleria del vento a una velocità fino a cinque volte quella della velocità del suono.
La tecnologia per un sistema attuatore al plasma è considerata relativamente pratica a partire dal 2011. Questo è, in parte, perché la tecnologia al plasma è comunemente utilizzata in dispositivi di consumo come illuminazione fluorescente e schermi al plasma televisivi e non richiede alte temperature per generarlo dove è prodotto naturalmente dalle stelle. La capacità di accendere e spegnere un campo al plasma a velocità estremamente elevate offre inoltre alla tecnologia un vantaggio unico nelle manovre degli aeromobili che non può essere realizzato con mezzi idraulici convenzionali.
Alcune delle limitazioni della tecnologia esistono ancora dal 2011. Il controllo della portata per l'attuatore ha richiesto l'aggiunta di oscillatori fluidici, in cui due sistemi di attuatori al plasma lavorano in tandem per creare schemi di flusso pulsato o modulato. La funzione delle parti dell'attuatore si basa anche intrinsecamente sulla densità del gas circostante che viene convertito in un plasma, quindi l'altitudine per gli aeromobili, nonché la loro velocità, possono avere effetti diretti sulle prestazioni che devono essere perfezionati prima si può contare su di eseguire in modo affidabile quando necessario.