Co to jest siłownik plazmowy?

Siłownik plazmowy jest formą zaawansowanego serwomechanizmu opracowanego przede wszystkim dla powierzchni sterujących samolotów od 2011 r. Układ siłowników wykorzystuje przepływ plazmy, która jest silnie zjonizowanym gazem, w celu utworzenia łatwo formowalnej powierzchni, która może funkcjonować jak typowe lotki lub klapy działają na samolotach, tworząc przeciąganie i podnoszenie w kluczowych punktach manewrów lotu, takich jak starty i lądowania. Efekt powstaje z przemiennego prądu elektrycznego o wysokim napięciu i wykorzystuje normalne powietrze atmosferyczne do wytworzenia samego gazu plazmowego.

Specyfikacje siłownika plazmowego są zgodne z prostokątną, wielowarstwową konstrukcją przypominającą naleśniki w ogólnym kształcie skrzydła samolotu. Dwa arkusze przewodników elektrod są oddzielone dielektrycznym materiałem izolacyjnym. Jeden arkusz elektrody jest odsłonięty na szczycie ośrodka dielektrycznego, a jeden jest osadzony w nim i znajduje się poza środkiem drugiej elektrody. Najpierw powietrze przepływa przez odsłoniętą elektrodę, a gdy prąd o wysokim napięciu przepływa przez system, obszar plazmy gazu tworzy się w powietrzu bezpośrednio za elektrodą górną i nad elektrodą osadzoną, którą można następnie kontrolować i kształtować tak, aby oddziaływać przepływ powietrza przez cały obszar siłownika podczas lotu. To naśladuje działanie mechanicznej lotki bez konieczności stosowania ruchomych części lub układów hydraulicznych, jednocześnie tworząc bardziej wszechstronny kształt z potencjalnie większą kontrolą nad aerodynamiką samolotu.

Laboratorium Badawcze Sił Powietrznych (AFRL) w USA bada siłownik plazmowy od co najmniej 2006 r. Do zastosowania w konstrukcjach samolotów naddźwiękowych. Uważa się, że takie urządzenia oferują większą niezawodność niż tradycyjne mechaniczne klapy z prawdopodobieństwem zmniejszenia ciężaru nadwozia pojazdu, co zapewniłoby mu większą zwrotność i możliwości dalekiego zasięgu. Podczas badań w AFRL siłownik plazmowy został przetestowany w tunelu aerodynamicznym przy prędkościach pięciokrotnie wyższych niż prędkość dźwięku.

Technologię plazmowego systemu wykonawczego uważa się za stosunkowo praktyczną od 2011 r. Jest tak częściowo dlatego, że technologia plazmowa jest powszechnie stosowana w urządzeniach konsumenckich, takich jak oświetlenie fluorescencyjne i telewizory plazmowe, i nie wymaga wysokich temperatur do jej wytworzenia gdzie jest naturalnie wytwarzany przez gwiazdy. Zdolność do włączania i wyłączania pola plazmy z bardzo dużymi prędkościami daje również tej technologii wyjątkową przewagę w manewrach samolotów, których nie można osiągnąć konwencjonalnymi środkami hydraulicznymi.

Niektóre ograniczenia tej technologii wciąż istnieją od 2011 r. Kontrolowanie prędkości przepływu dla siłownika wymagało dodania oscylatorów płynowych, w których dwa systemy siłowników plazmowych pracują w tandemie, tworząc pulsacyjne lub modulowane schematy przepływu. Funkcja części uruchamiających jest również nieodłącznie oparta na gęstości otaczającego gazu, który jest przekształcany w plazmę, więc wysokość samolotu, a także ich prędkość, mogą mieć bezpośredni wpływ na osiągi, które muszą być wcześniej dostosowane w razie potrzeby można liczyć na niezawodne działanie.