Vingeløst elektromagnetisk luftfartøy - Wingless Electromagnetic Air Vehicle

Wingless Electromagnetic Air Vehicle (WEAV) er et tyngre enn luft-flysystem som kan løfte, sveve og fly på en pålitelig måte uten at komponenter beveger seg

Den Vingeløse Elektro Air Vehicle ( weav ) er en tyngre enn luft flight system utviklet ved University of Florida , finansiert av Air Force Office of Scientific Research . WEAV ble oppfunnet i 2006 av Dr. Subrata Roy , plasmafysiker, professor i romfartsteknologi ved University of Florida , og har vært gjenstand for flere patenter. WEAV har ingen bevegelige deler, og kombinerer flyets struktur, fremdrift, energiproduksjon og lagring og kontroll delsystemer til ett integrert system.

Driftsmekanisme

Den weav bruker et mangfold av små elektroder som dekker hele fuktede område av luftfartøyet, i en multi-barriere plasma aktuator (MBPA) anordning, en forbedring i løpet av to-elektrode dielektrisk barriere utladning (DBD) systemer ved hjelp av flere lag av dielektrisk materiale og drevet elektroder. Disse elektroder er meget nær hverandre slik at omgivende luft kan ioniseres ved hjelp av RF- strøm høy spenning på noen få titalls kilovolt selv ved standard trykk på en atmosfære . Det resulterende plasmaet inneholder ioner som akselereres av Coulomb -kraften ved bruk av elektrohydrodynamikk (EHD) ved lav høyde og liten hastighet. Kjøretøyets overflate fungerer som en elektrostatisk væskeakselerator som pumper omgivende luft som ionevind , radialt og deretter nedover, slik at den nedre trykksonen på den øvre overflaten og sonen for høyere trykk under flyet gir løft og støt for fremdrift og stabilitet. Ved en høyere høyde og for å oppnå større hastigheter, et magnetisk felt blir også tilført for å forbedre kollisjoner mellom elektroner og tunge molekyler i plasmaet og bruke kraftigere Lorentz kroppen kraft til å akselerere alle ladningsbærere i den samme retning langs en radial høyhastighetsstråle . En veldig tidlig versjon av dette dokumentert av Jean-Louis Naudin brukte ledning opprinnelig fra en harddiskkabel (aka 80/40 ledning) med alternativ HV på hvert par, og dette fungerer, men er veldig ineffektivt sammenlignet med nyere tilnærminger som diskutert ovenfor.

Nye teknologier

For å oppnå sitt oppdrag introduserte WEAV-relatert forskning en rekke plasmastyringsdesigner. Denne delen belyser de viktigste teknologiene.

Plasmaaktuatorer med flere barrierer

Skjematisk oversikt over et tre-lags multi-barrier plasma actuator (MBPA) design. Selv om et tre-lags MBPA-design er vist, er andre konfigurasjoner mulig.

Sammenligning av kraft og effektivitet mellom forskjellige enkelt-, to- og trelags MBPA-design.

Den konvensjonelle utførelsen av enkelt dielektrisk barriereutladning (DBD) består av to elektroder atskilt med et enkelt dielektrisk materiale. Mye arbeid har gått for å optimalisere designet og ytelsen til det enkelt DBD -designet, men forskningsarbeid fortsetter å forbedre ytelsen til disse aktuatorene. MBPA -designet er en forlengelse av den enkle DBD -aktuatordesignet som introduserer ytterligere dielektriske barrierer og elektroder, og dermed ytterligere designparametere. Forskning indikerer at MBPA-design kan oppnå høyere resulterende skyvekraft og forbedrede trykk-til-effekt-forhold enn enkelt DBD-aktuatordesign. Prøveforsøk på et to-lags MBPA-design viste en omtrent 40% økning i effektivitet i forhold til konvensjonell enkeltlagsdesign.

Serpentine aktuatorer

WEAV benyttet serpentin geometri plasmastyringer for fullstendig tredimensjonal strømningskontroll som kombinerer effekten av en lineær aktuator og plasmasyntetisk stråle. På grunn av den periodiske geometrien til serpentindesignen, er det klemming og spredning av den omkringliggende luften langs aktuatoren. Følgelig genererer serpentinaktuatorer både spanwise og streamwise vorticity, noe som resulterer i unike strømningsstrukturer som ikke reproduseres av konvensjonelle lineære geometri -plasmaaktuatorer.

Aktuatorer i mikroskala

Topp- og tverrsnittskjema for mikroskala dielektrisk barriereutladningsplasmaaktuator.

Eksperimentelle resultater og numerisk simulering viser at ved å krympe gapet mellom elektroder til mikronstørrelse, økes tettheten i den elektriske utladningsregionen med minst en størrelsesorden og effekten som kreves for plasmautladning reduseres med en størrelsesorden. Følgelig kan fysisk mindre og lettere strømforsyninger brukes med disse såkalte mikroskalaaktuatorene. Undersøkelser viste at induserte hastigheter fra mikroskala plasmaaktuatoren per aktuator er sammenlignbare med deres standard, makroskala motparter, om enn med en størrelsesorden mindre skyvekraft. På grunn av de reduserte effektbehovene til mikroskala plasmaaktuatorer, foreslår imidlertid eksperimenter effektiv makroskopisk strømningskontroll via store matriser med mikroskala plasmaaktuatorer.

Nye materialer

I tillegg til eksperimentelle plasmastyringsdesigner og geometrier, undersøkte WEAV ytelsen til et stort utvalg isolasjonsmaterialer for bruk i det dielektriske barrieresjiktet, inkludert fleksible materialer som silikongummi og ferroelektrisk modifisert blyzirkonat-titanat (PZT) og silika-aerogel .

Ta av

Demonstrasjon av vellykket løfting av WEAV -prototypen.

Tidslinje som viser prestasjonene og fremdriften til WEAV.

En tidlig prototype av WEAV var i stand til å opprettholde svevende flytur noen få millimeter over bakken i omtrent 3 minutter. Prototyper av varierende radier ble også testet med hell, noe som tyder på skalerbarhet av designet.

Se også

• Plasma aktuator
• Ionocraft
• Lightcraft
• Magnetohydrodynamisk drift

Referanser

Eksterne linker

• WEAVs offisielle nettsted

Denne artikkelen relatert til National Aeronautics and Space Administration er en stubbe . Du kan hjelpe Wikipedia ved å utvide den .

• v
• t
• e

Denne artikkelen om et fly på 2000 -tallet er en stubbe . Du kan hjelpe Wikipedia ved å utvide den .

• v
• t
• e