Plasma-Aktuatoren mit dielektrischer Barrierentladung verheißen eine viel versprechende Zukunft in der Aerodynamik. Durch die Erzeugung einer Volumenkraft im Gas aufgrund der Plasma-Gas Wechselwirkung können sie in ruhender Luft eine kleine Strömung von 5-8 m/s an ihrer Oberfläche erzeugen, den sogenannten ionischen Wind. Mithilfe dieses Windes lässt sich die Grenzschicht einer externen Strömung um den Aktuator beeinflussen. Allerdings konnte die Entstehung des ionischen Windes noch nicht vollständig geklärt werden, da die Physik der zugrunde liegenden Entladung noch nicht umfassend verstanden ist. Dies soll im Rahmen dieser Masterarbeit verbessert werden. Dazu sollen die mikroskopischen und makroskopischen Filamente, die in der Entladung beobachtet wurden, systematisch untersucht werden und das theoretische Modell um die daraus resultierenden Erkenntnisse erweitert werden.

In dieser Arbeit wurden theoretische Modelle zu den verschiedenen Entladungs- Regimen, die zu mikroskopischen Filamenten führen, vereinigt. Diese besagen, dass die Entladung im positiven Halbzyklus von Streamern und im negativen Halbzyklus von einer Korona-Entladung dominiert wird. Aufnahmen der Entladung in beiden Halbzyklen, die mit einer Streak Kamera durchgeführt wurden, unterstützen diese Modelle. Daneben wurden Strommessungen mithilfe von Oszilloskopen mit hoher Bandbreite durchgeführt. Die Amplituden-Spektren dieser Messungen zeigten, dass die Entladungsdauer nur vom Aufbau des Aktuators, nicht aber von der Betriebsspannung oder dem Halbzyklus abhängen. Dies konnte durch die unterschiedlichen Zeitskalen der Entladungsdauer und der Periode der Betriebsspannung erklärt werden. Die Entladung endet, sobald das elektrische Feld, das von der Oberflächenladung der Barriere aufgebaut wird, das elektrische Feld der Betriebsspannung unter die Durchbruchsspannung senkt. Da die Entladungsdauer nur von der zur Reduktion des elektrischen Feldes notwendigen Oberflächenladung abhängt, ist sie nur vom Aufbau des Aktuators abhängig. Weitere Experimente zeigen, dass die Amplitude des Stromes während der Entladung, die Anzahl der Entladungen pro Halbzyklus und die Zeit von erster bis letzter Entladung in einem Halbzyklus stark von der Amplitude und Frequenz der Spannung und vom Halbzyklus abhängen. Ausserdem konnte gezeigt werden, dass sowohl die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Entladungen als auch der relative Betriebszyklus mit Entladungen für hohe Spannungen auf eine für alle Spannungsfrequenzen und beide Halbzyklen gemeinsame Asymptote zugehen.

Daneben wird in der vorliegenden Arbeit ein neues Modell zur Entstehung und den Eigenschaften der makroskopischen Filamente in der Entladung entwickelt. Die Theorie geht davon aus, dass es sich bei den Filamenten um thermische Instabilitäten im Plasma handelt, die zu einem lokalen Anwachsen der Temperatur führen. Anhand eines Prozess-Zyklus werden die einzelnen Schritte der instabilen Schritte aufgezeigt. Davon ausgehend wird ein Kriterium für die Entstehungsbedingungen für die Entstehung eines instabilen Prozesses berechnet. Die Experimente dieser Arbeit zeigen die Unabhängigkeit des Leistungsverbrauchs der Plasma Aktuatoren vom Auftreten der Instabilitäten. Dies lässt sich durch einen reduzierten Leistungsverbrauch im Gebiet zwischen den Filamenten erklären, was durch Aufnahmen mithilfe einer Thermokamera bestätigt wird. Die Bilder zeigen außerdem ein Anwachsen der Temperatur in den Filamenten, was im Einklang mit dem Modell ist. In der Arbeit wird zudem auch die Abhängigkeit der Mindestspannung für eine instabile Entwicklung von der Geschwindigkeit eines externen Windes am Aktuator untersucht. Es lässt sich zeigen, dass die Strömung eine instabile Entwicklung verzögert. Dies ist in guter Übereinstimmung mit dem Modell. Geschwindigkeitsmessungen des ionischen Windes mithilfe eines Pitotrohrs zeigten eine erhöhte Geschwindigkeit in der Umgebung der Instabilitäten verglichen mit dem Bereich dazwischen. Dieser Effekt lässt sich zukünftig eventuell für eine verbesserte Strömungskontrolle nutzen.