O que é um atuador de plasma?

Um atuador a plasma é uma forma de servomecanismo avançado desenvolvido principalmente para superfícies de controle de aeronaves a partir de 2011. O sistema do atuador usa o fluxo de plasma, que é um gás altamente ionizado, para criar uma superfície facilmente moldável que pode funcionar como ailerons típicos ou flaps são executados em aeronaves, criando arrasto e elevação em pontos-chave das manobras de vôo, como decolagens e pousos. O efeito é criado pela corrente elétrica alternada de alta tensão e utiliza o ar atmosférico normal para criar o próprio gás plasma.

As especificações para um atuador de plasma seguem um design retangular tipo panqueca de múltiplas camadas na forma geral de uma asa de aeronave. Duas folhas de condutores de eletrodo são separadas por um material isolante dielétrico. Uma folha de eletrodo é exposta sobre o meio dielétrico e uma é incorporada a ela e descentralizada do outro eletrodo. O ar flui primeiro sobre o eletrodo exposto e, à medida que a corrente de alta tensão é passada pelo sistema, uma região de plasma de gás se forma no ar diretamente atrás do eletrodo superior e acima do eletrodo incorporado, que pode ser controlado e modelado para afetar fluxo de ar sobre toda a região do atuador durante o vôo. Isso imita o efeito de um aileron mecânico sem a necessidade de peças móveis ou sistemas hidráulicos, além de criar uma forma mais versátil com maior controle potencial sobre a aerodinâmica da aeronave.

O Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL) nos EUA está pesquisando o atuador de plasma desde pelo menos 2006 para uso em projetos de aeronaves supersônicas. Acredita-se que esses dispositivos ofereçam maior confiabilidade do que as abas mecânicas tradicionais, com a probabilidade de peso reduzido para a carroceria do veículo, o que ofereceria maior capacidade de manobra e recursos de longo alcance. Em pesquisa na AFRL, o atuador de plasma foi testado em um túnel de vento a velocidades até cinco vezes superiores à velocidade do som.

A tecnologia para um sistema de atuador de plasma é vista como relativamente prática a partir de 2011. Isso ocorre, em parte, porque a tecnologia de plasma é comumente empregada em dispositivos de consumo, como iluminação fluorescente e telas de plasma de televisão, e não requer altas temperaturas para gerá-lo. onde é produzido naturalmente por estrelas. A capacidade de ligar e desligar um campo de plasma a taxas extremamente altas também oferece à tecnologia uma vantagem única nas manobras de aeronaves que não podem ser realizadas por meios hidráulicos convencionais.

Algumas das limitações da tecnologia ainda existem a partir de 2011. O controle da taxa de fluxo do atuador exigiu a adição de osciladores fluídicos, onde dois sistemas de atuadores a plasma trabalham em conjunto para criar esquemas de fluxo pulsado ou modulado. A função das partes do atuador também é inerentemente baseada na densidade do gás circundante que é convertido em plasma, de modo que a altitude da aeronave, bem como sua velocidade, podem ter efeitos diretos no desempenho que precisam ser ajustados antes pode contar com um desempenho confiável quando necessário.