等离子体附身：未来飞机将插上“隐形的翅膀”

在黑暗中，等离子翼会显示出一个独特的紫色电离场。

等离子翼具有结构简单、无机械部件、响应速度快等优点，比传统的机翼操纵面更轻、效率更高。曼彻斯特城市大学和格拉斯哥大学的研究人员在这一领域取得了新的进展，使这项技术离走出实验室和装备大型飞机更近了一步。

等离子体和飞机之间有什么关系？由于对等离子体隐身技术的探索，美国和俄罗斯军方几十年来一直在研究等离子体和飞机，并将在本世纪初把研究重点放在其他空气动力学应用上。中国首个*等离子体动力学重点实验室成立于2011年，致力于利用等离子体改善飞机发动机设计，但研究内容还包括降低阻力和增加升力，以及改善飞机失速迎角和机动性。各国的非军事组织也相继将等离子作动器技术应用于小型无人机:

2009年，德国达姆施塔特理工大学的无人驾驶飞行器首次使用等离子体执行器来控制边界层流动分离。

2010年，斯坦福大学的学生第一次意识到用等离子执行器代替方向舵。

2014年，中国南京航空航天大学的“紫田”无人机赢得了10万元奖金。

等离子翅膀有什么好处？Rasool Erfani博士告诉媒体，等离子翼是一种新技术，在过去10年里取得了重大进展，前景光明。机翼有一个等离子驱动器，并使用单介质阻挡放电(SDBD)技术。不同位置的电极布置在绝缘机翼表面的上方和下方，电极之间的高压交流电将在空气中产生连续运动的低温等离子体。当被激活时，机翼表面的上部覆盖着一层发射紫光的电离场，该电离场驱动相邻空气分子的运动。此时，飞机似乎有一对隐形的翅膀在不停地拍打，产生一股隐形的微风，改善了空气动力学结构。

与普通机翼相比，在相同的攻角和速度下，等离子体激励下机翼上方的气流会加速，导致压力降低，升力增加。让飞机以较低的速度和较短的距离起飞和降落。机翼省去了运动的机械部件，可以直接将电能转化为动能。它是除压电驱动器、零质量射流和涡流发生器之外的一种理想的主动流量控制技术。

等离子体激发前后(左)的比较

这种致动器通过改变电流强度来控制升力，以达到更换液压控制面和控制飞行姿态的目的。可以安装在机翼的不同部位。当安装在机翼尾部时，它起着突出的整流作用，大大减少了湍流引起的阻力。一家美国公司计划在一辆卡车的后部安装一个等离子驱动器，声称可以减少12%的燃料消耗。

普通卡车的后部有明显的湍流(左)

未来的等离子飞机是什么样的？埃尔法尼博士等人使用一种新型等离子体，称为标准大气压均匀辉光放电等离子体(OAUGDP)。该技术可应用于大面积机翼，并可改变阻力和调整推力方向。它可以在常温常压下使用，噪音和功耗极低。小型无人机只需要几瓦的能量。不久他们将能够在更大的飞机上以更高的速度进行测试。

等离子驱动器非常薄且轻。根据需要，该装置的厚度可以在几微米到几厘米的范围内，并且可以应用于现有的机翼，以提高飞机的机动性和燃油效率。传统飞机机翼上的操纵面需要重型机械来控制。当这种阻碍从新的轻型飞机上完全消除后，效率的提高将会更加明显。机翼前缘的等离子体装置也能改善超音速飞行。等离子推进技术成熟后，未来的飞机可能会使用覆盖在机身上的等离子层来提供升力和推力，这是由法国工程师和无人机专家让-路易·诺丁设计的，这样就不需要化石燃料，喷气发动机被完全取代。