Hva er en plasmeaktuator?

En plasmaaktuator er en form for avansert servomekanisme som utvikles primært for flykontrollflater fra og med 2011. Aktuatorsystemet bruker strømmen av plasma, som er en meget ionisert gass, for å lage en lett formbar overflate som kan fungere som typiske luftveier eller klaffer gjør på fly, skaper dra og løft på viktige punkter i flymanøvrer som start og landinger. Effekten skapes av høyspennings vekselstrøm og bruker normal atmosfærisk luft for å lage selve plasmagassen.

Spesifikasjonene for en plasmeaktuator følger en rektangulær, flerlags pannekake-lignende design i generell form som en flyvinge. To ark elektrodeledere er atskilt med et dielektrisk isolasjonsmateriale. Det ene elektrodearket er eksponert oppå det dielektriske mediet, og det ene er innebygd i det og utenfor midten av den andre elektroden. Luft strømmer først over den eksponerte elektroden, og når høyspenningsstrøm føres gjennom systemet, dannes et plasmaregion i luften rett bak toppelektroden og over den innebygde, som deretter kan styres og formes til å påvirke luftstrøm over hele aktuatorregionen mens du er på flukt. Dette etterligner virkningen av et mekanisk luftfanger uten å kreve bevegelige deler eller hydrauliske systemer, samtidig som det skaper en mer allsidig form med potensielt større kontroll over flyets aerodynamikk.

Air Force Research Laboratory (AFRL) i USA har forsket på plasmeaktuatoren siden minst 2006 for bruk i supersoniske flyutforminger. Slike enheter antas å tilby større pålitelighet enn tradisjonelle mekaniske klaffer med sannsynlighet for redusert vekt for kjøretøyets karosseri, noe som vil gi det større manøvrerbarhet og muligheter for lang rekkevidde. I forskning på AFRL er plasmaaktuatoren testet i en vindtunnel i hastigheter opptil fem ganger raskere enn lydens hastighet.

Teknologien for et plasmeaktuatorsystem blir sett på som relativt praktisk fra og med 2011. Dette er delvis fordi plasmateknologi ofte brukes i forbrukerenheter som lysrør og TV-plasmaskjermer, og ikke krever høye temperaturer for å generere den hvor det produseres naturlig av stjerner. Evnen til å slå et plasmafelt av og på med ekstremt høye hastigheter gir også teknologien en unik fordel i flymanøvrer som ikke kan oppnås med konvensjonelle hydrauliske midler.

Noen av begrensningene for teknologien eksisterer fortsatt fra og med 2011. Å kontrollere strømningshastigheten for aktuatoren har krevd tillegg av fluidiske oscillatorer, der to plasmaaktuatorsystemer jobber i tandem for å lage pulserte eller modulerte strømningsskjemaer. Funksjonen til aktuatorenes deler er også iboende basert på tettheten av den omliggende gassen som blir omdannet til et plasma, så høyden for fly, så vel som deres hastighet, kan ha direkte effekter på ytelsen som må finjusteres før det kan stole på å utføre pålitelig måte når det er nødvendig.