För närvarande används på flygplanens vingar små fenor nära framkanten eller precis uppströms kontrollytorna för att hjälpa till att styra flygplanet under start eller landning. Men dessa virvelgeneratorskovlar och andra liknande lösningar fixas på plats under hela flygningen, skapa en kryssningsstraff från drag. En lovande ny idé för en enhet testades vid University of Illinois som använder en elektrisk gnista som kan slås på och av vid behov för att generera roterande luft över vingen för bättre lyft.

"Vi fick en idé i labbet om ett alternativ till de små fenorna, men det som gör denna enhet annorlunda är att vi använder aktiv plasmastyrning. Jag är en aerodynamiker och inte en plasmafysiker, så jag visste att jag behövde samarbeta med ett litet företag som har expertis inom plasmasystem. Det finns mycket plasmafysik i rymdfarkostdrivning, så jag samarbetade med CU Aerospace om detta projekt, "sade Phillip Ansell, forskare och biträdande professor vid Institutionen för rymdteknik vid Grainger College of Engineering på Urbana-Champaign.

Utformningen av ställdonet som skapades för denna studie innehöll en högspänningselektrod i centrum placerad inom ringmagnetens innerdiameter. Jordelektroden placerades runt ringmagnetens yttre omkrets, som gav den kraft som krävs för att rotera plasmaurladdningen och modifiera flödet.

I experimentet, forskarna kunde visualisera de termiska effekterna av plasmaurladdningen, som visade en plum av varm luft stiga över ställdonet tillsammans med en virvlande effekt. Hastighetsdata användes för att identifiera förekomsten av en virvelstruktur ovanför elektrodgapet. Den identifierade virveln virvlade i en riktning som överensstämmer med plasmafilamentets rotationsriktning.

"Detta experiment gjordes i det vi kallar vilande flöde, som fortfarande är luft i en låda, "Sade Ansell." Men, åtminstone inledningsvis, det verkar som om denna teknik kan ge reducerad stallhastighet om den integreras i ett flygplan, vilket betyder att vi kan vi kan slå på dessa och pressa flygplanet hårdare för att få ut mer lyft när det behövs, och stäng av dem för att minska motståndet under kryssningen. "

President för CU Aerospace David Carroll sa:"En enorm mängd fascinerande experimentella data genererades under fas I och II -ansträngningarna som kan ta år att analysera fullständigt. Programmet visade att ökad effekt i plasmastyrorganen gav starkare virvelstrukturer."

Ansell sa sedan han avslutade det första arbetet, Illinois och CU Aerospace -teamet har fortsatt att arbeta med ställdonstekniken. Nyare utveckling har inkluderat tester för att förstå vad som händer när det är ett luftflöde över det. De integrerade också ställdonen i ett obemannat flygprovplan som en ytterligare demonstration av tekniken.

"I mina tankar, de mest spännande resultaten var att vissa UAV -tester visade en ökning av maximal lyftkapacitet, det minskar stallhastigheten, när ställdonen slogs på - exakt den effekt vi hoppades kunna observera, "Sa Carroll.

Även om fördelarna kan verka små, Ansell sa, inom aerodynamik, små procentsatser av kryssningsstraff ökar snabbt. "Så om vi kan förbättra något genom att säga, bara ett par procent, du kan spara flera miljoner dollar i bränslekostnader varje år. "

Studien, "Experimentell karaktärisering av en ny Cyklotronic Plasma Actuator, "publicerades i AIAA Scitech 2020 -forum .