等离子体在飞机上的应用

等离子体与飞行器有什么关系？？？

等离子体是固体、液体和气体之外的物质第四态，包含大量的电子、离子、激发态粒子等物质，可以在电磁场力的作用下运动，表现出显著的集体行为，并且当空气电离时，会产生压力和温度的显著升高。因此可以利用等离子体在电磁场力的作用下运动或气体电离时产生的压力、温度变化，对流场施加可控扰动，用于改善飞行器的气动特性。据此发展出了一系列等离子体激励器，按照不同的放电类型，可以分为介质阻挡放电等离子体激励器、辉光放电等离子体激励器、电弧放电等离子体激励器、电晕放电等离子体激励器等。

机翼表面布置的等离子体显现出独特的紫色电离场。

电弧放电等离子体激励器布置在翼型前缘，当激励器开启后可以看到明显的粉色电离场，并且翼型前缘的激波角度明显减小。

2009年，德国达姆施塔特工业大学的无人机首次将等离子体激励器用于控制边界层流动分离。

2010年，斯坦福大学学生首次实现用等离子体激励器代替舵面。

为什么要用等离子体激励器？？？

相比较于传统的机械舵面或其他的被动流动手段，等离子体激励器作为主动流动控制装置，具有无机械部件、响应时间短、重量和尺寸小、频带宽等优点，并成功的应用于从附着流到分离流、从层流到湍流、从低速到高速的多种流动控制中，目前较为常见的为介质阻挡放电（dielectric barrier discharge，DBD）等离子体激励器。

典型的介质阻挡放电等离子体激励器结构如下所示，电极不对称布置，由电介质层隔开，一般高压电极暴露在空气中，接地电极被封装起来。接通电源后在两电极之间产生低温等离子体，等离子体在电场的作用下定向运动，产生电流体力，诱导壁面切向射流，将动量注入边界层底部，可应用于低速翼型边界层分离控制、自由剪切层控制和促进层流边界层转捩、增升减阻等方面。

DBD激励器控制超临界翼型失速分离过程。可见，在施加激励前翼型上表面出现大面积分离，施加激励后在顺流向方向产生了一股诱导射流，与边界层相互作用，形成诱导涡，随着时间推移，诱导涡被不断卷起、拉伸，加强了边界层与主流之间的掺混，t＝0．2s时，机翼上表面基本附着。

DBD等离子体抑制NACA0015翼型表面分离。实验结果表明，施加激励后，翼型上表面的流动再附，当来流速度2．85m／s时，失速迎角增加了5°。

介质阻挡放电等离子体激励器布置在机翼前缘，激励器开启后形成一道紫色的电离场。施加激励后，飞行器升力系数显著提升，显著改变了俯仰力矩系数。

上述例子可见通过等离子体激励可以改善飞行器气动特性，在抑制流动分离、减弱激波强度等方面已具备实用价值，但现在尚不具备工程应用条件，未来还需在小型化高效电源、长寿命激励器和一体化设计等方面进行关键技术攻关。