Un attuatore al plasma è una forma di servomeccanismo avanzato sviluppato principalmente per le superfici di controllo degli aerei a partire dal 2011. Il sistema di attuazione utilizza il flusso di plasma, che è un gas altamente ionizzato, per creare una superficie facilmente modellabile che può funzionare come tipici alettoni o i flap fanno sugli aerei, creando resistenza e sollevamento in punti chiave nelle manovre di volo come decolli e atterraggi. L’effetto è creato dalla corrente elettrica alternata ad alta tensione e utilizza la normale aria atmosferica per creare il gas plasma stesso.
Le specifiche per un attuatore al plasma seguono un design rettangolare a più strati simile a un pancake nella forma generale di un’ala di aeroplano. Due fogli di elettrodi conduttori sono separati da un materiale isolante dielettrico. Un foglio di elettrodi è esposto sopra il mezzo dielettrico e uno è incorporato al suo interno e decentrato rispetto all’altro elettrodo. L’aria scorre prima sull’elettrodo esposto e, quando la corrente ad alta tensione passa attraverso il sistema, si forma nell’aria una regione di plasma di gas direttamente dietro l’elettrodo superiore e sopra quello incorporato, che può quindi essere controllato e modellato per influenzare flusso d’aria sull’intera regione dell’attuatore durante il volo. Questo imita l’effetto di un alettone meccanico senza richiedere parti mobili o sistemi idraulici, creando anche una forma più versatile con un controllo potenzialmente maggiore sull’aerodinamica del velivolo.
L’Air Force Research Laboratory (AFRL) negli Stati Uniti ha svolto ricerche sull’attuatore al plasma almeno dal 2006 per l’uso in progetti di aeromobili supersonici. Si ritiene che tali dispositivi offrano una maggiore affidabilità rispetto ai tradizionali flap meccanici con la probabilità di un peso ridotto per il corpo del veicolo, che gli offrirebbe una maggiore manovrabilità e capacità a lungo raggio. Nella ricerca presso AFRL, l’attuatore al plasma è stato testato in una galleria del vento a velocità fino a cinque volte quella del suono.
La tecnologia per un sistema di attuatori al plasma è considerata relativamente pratica a partire dal 2011. Ciò è, in parte, dovuto al fatto che la tecnologia al plasma è comunemente impiegata in dispositivi di consumo come l’illuminazione fluorescente e gli schermi televisivi al plasma e non richiede le alte temperature per generarla dove è prodotto naturalmente dalle stelle. La capacità di attivare e disattivare un campo di plasma a velocità estremamente elevate offre inoltre alla tecnologia un vantaggio unico nelle manovre degli aerei che non possono essere realizzate con mezzi idraulici convenzionali.
Alcuni dei limiti della tecnologia esistono ancora a partire dal 2011. Il controllo della portata per l’attuatore ha richiesto l’aggiunta di oscillatori fluidici, in cui due sistemi di attuatori al plasma lavorano in tandem per creare schemi di flusso pulsati o modulati. La funzione delle parti dell’attuatore è intrinsecamente basata anche sulla densità del gas circostante che viene convertito in plasma, quindi l’altitudine per gli aerei, così come la loro velocità, può avere effetti diretti sulle prestazioni che devono essere regolate con precisione prima si può contare su di eseguire in modo affidabile quando necessario.