Nowe podzespoły elektroniczne do ekologicznych samolotów

We współczesnych konstrukcjach samolotów ekologicznych wykorzystuje się techniki aktywnego sterowania przepływem (AFC), aby ograniczyć hałas, emisje i zużycie paliwa. Wzbudniki piezoelektryczne oparte na systemach mikroelektromechanicznych (MEMS), stosowane w AFC, muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące napięcia aktywacji oraz obciążenia pojemnościowego. Dostępne na rynku wysokonapięciowe podzespoły wzmacniaczy są jednak najczęściej duże i ciężkie lub też są w stanie pracować tylko pod średnimi obciążeniami pojemnościowymi.

W tym kontekście naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt "High voltage amplifier for MEMS-based active flow control (AFC) actuators" (HIVOLA), aby stworzyć wysokonapięciowy specjalizowany układ scalony (ASIC), sterujący różnymi piezoelektrycznymi wzbudnikami MEMS. Znajdują się wśród nich wzbudniki "synthetic-jet" oraz "micro pulsed-jet".

Nowy ASIC składa się z sześciu stopni wzmocnienia wysokonapięciowego oraz elektronicznych układów monitorowania temperatury i sterowania przesunięciem fazowym. Ponadto pracuje on pod wysokimi obciążeniami pojemnościowymi do 600 nanofaradów (nF) i umożliwia pracę przy napięciu do 300 V.

Konstrukcja ASIC zapobiega niepożądanym sprzężeniom, zapewniając pełną sprawność systemu nawet w przypadku awarii pojedynczego obwodu. Każdy stopień wysokonapięciowy jest zasilany osobno i może pracować pod maksymalnym obciążeniem 100 nF. W przypadku przegrzania układ kontroli temperatury wyłącza podzespół.

System HIVOLA pozwala zmniejszyć ilość miejsca, masę i pobór mocy dzięki miniaturyzacji układów elektronicznych w ASIC, a dodatkowo zapewnia wysoką sprawność. Skonstruowany system ASIC, wraz ze wzbudnikami, może znaleźć zastosowanie także w innych podzespołach samolotów.