Что такое вихревой генератор?

В более общем виде вихрегенератор представляет собой небольшую угловую пластину, установленную на внешней поверхности аэродинамического тела. Угол пластины заставляет воздух закручиваться, создавая за собой вихрь. Этот эффект позволяет воздушному потоку оставаться «привязанным» к поверхности даже в тех точках, где поток без вихря отрывался бы от поверхности.

Одно из наиболее распространенных применений вихревых генераторов - это крылья самолетов перед элеронами. Когда крыло самолета сваливается , поток отрывается от крыльев. Это означает, что поток отделится до того, как достигнет элеронов, что сделает их неэффективными. Использование вихревых генераторов помогает элеронам обеспечивать управление, даже если остальная часть крыла застопорилась.

^{Источник}

Конечно, они также увеличивают сопротивление, даже когда крыло не глохнет, поэтому они добавляются только там, где это необходимо.

Они также используются в других местах, например, в двигателе, как в комментарии Фархана выше , а также на хвосте 737-го .

Я попытаюсь объяснить физический механизм, добавив дополнительную информацию по сравнению с предыдущими ответами.

Как упоминалось ранее, вихревой генератор обычно имеет форму пластины. Эта пластина создает небольшой вихрь. Этот вихрь представляет собой область, в которой поток вращается вокруг своей оси. В основном эта пластина извлекает энергию из потока, создавая это вращение на потоке.

Итак, этот вращательный поток имеет энергию и при правильной ориентации взаимодействует с пограничным слоем над крылом, отдавая ему дополнительную энергию. С этой дополнительной энергией пограничный слой более устойчив к отрыву, а это значит, что вы можете еще больше увеличить угол атаки и получить более высокий коэффициент подъемной силы для того же крыла.

Теперь приходит, почему?. Вихревой генератор всегда создает сопротивление, всегда, но он может снизить расход топлива самолета. Как?

Подумайте об общей конструкции самолета, для заданных условий полета количество создаваемой подъемной силы может быть получено большим коэффициентом подъемной силы, умноженным на поверхность крыла.

Представьте теперь, что мы проектируем самолет и обнаружили, что условием, определяющим необходимый размер крыла, является, например, максимальная длина взлетно-посадочной полосы при взлете, чтобы ее уменьшить, вам нужно создать большую подъемную силу при взлете. конкретная скорость. Чтобы достичь этого, вы можете либо увеличить поверхность крыла, либо увеличить максимальную подъемную силу, которую вы можете получить от крыла, и вы можете добиться этого, введя генераторы вихрей, специально разработанные для этих условий.

Позже делается компромисс между увеличением поверхности крыла (с учетом сопротивления и веса) и включением генераторов вихрей. Таким образом, хотя добавление этих вихревых генераторов увеличивает сопротивление по сравнению с чистым крылом, может случиться так, что вы на самом деле уменьшите расход топлива, потому что другой альтернативой является увеличение поверхности крыла, и оптимальным решением стали вихревые генераторы.

Имеется несколько вариантов расположения вихрегенераторов, одни из них в вертикальной плоскости, улучшающие эффективность руля направления, другие - в верхней поверхности крыла, третьи - над двигателем, воздействующие на предкрылок при взлете или посадке.

Другое использование вихря после проектирования самолета в качестве быстрого решения «неожиданных проблем».

Это маленькие штучки типа крылышек, которые вы устанавливаете на поверхность крыльев, чтобы стимулировать ламинарный поток воздуха и препятствовать сваливаниям. Думайте о них как о «дешевой страховке на тот случай, если вы не очень хорошо следите за своей воздушной скоростью».

Изменить для будущих читателей: Должен быть прикреплен поток, а не ламинарный поток. Смотрите ниже комментарии для объяснения.