Un attuatore al plasma per applicazioni aeronautiche
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Marcello Vitali

Il progetto ha riguardato la realizzazione di un attuatore al plasma in modalità DC-corona, del tipo wire-to-plate. Il dispositivo, montato su un profilo alare NACA 0013, è stato successivamente messo a punto in una galleria del vento didattica. La figura che segue mostra schematicamente il profilo strumentato con l'attuatore.

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La galleria, da tempo inutilizzata, ha dapprima richiesto una consistente opera di manutenzione e in seguito la modifica di alcune parti dedicate ad operare in presenza di plasma. La velocità raggiungibile in camera di prova è di 1.35 m/s e il numero di Reynolds basato sulla corda del profilo alare è intorno a 15000. Una fotografia della galleria con il profilo è mostrata qui sotto.

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Nelle prove, il maggiore interesse si è concentrato sul comportamento dell'attuatore, nei casi di profilo ad incidenze ben oltre lo stallo. La caratterizzazione aerodinamica del modello e quella dell'attuatore sono avvenute mediante riscontro visivo diretto della corrente. Questo è reso possibile dal tipo di galleria, concepita per avere una qualità di vena regolare e strumentata per visualizzazioni con fili di fumo. Da qui la possibilità di verificare facilmente aspetti come la separazione dello strato limite, la bolla di separazione, il comportamento della scia e delle zone di ricircolo.

Particolare attenzione è stata rivolta alla disposizione e alla forma degli elettrodi montati sul profilo, un particolare rilevante per la stabilità del regime di scarica. Lavorando su questi parametri progettuali, è stato possibile collaudare e successivamente confermare le ottime prestazioni dell'attuatore al plasma. Azionando il dispositivo, il riattacco della vena fluida avviene pressoché istantaneamente anche per incidenze ben oltre lo stallo. In particolare abbiamo ottenuto eccellenti risultati fino a 34 gradi di incidenza, il che significa aver ampliato di circa 20 gradi l'intervallo operativo del profilo alare. Le due immagini qui sotto mostrano una evidente zona di stallo all'incidenza di 20 gradi con attuatore spento, e un flusso ancora attaccato a 34 gradi di incidenza con attuatore in funzione.

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Questo primo breve filmato (140MB) mostra le prove al banco con cui sono stati determinati i parametri di funzionamento dell'attuatore. Il secondo filmato (322MB) mostra invece come lavora l'attuatore quando il profilo è posto in galleria.



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