Was ist ein Wirbelgenerator?

Allgemeiner gesagt ist ein Wirbelgenerator eine kleine abgewinkelte Platte, die an einer Außenfläche eines aerodynamischen Körpers installiert ist. Der Winkel der Platte bewirkt, dass die Luft wirbelt und hinter ihr einen Wirbel erzeugt. Durch diesen Effekt bleibt die Luftströmung auch an Stellen an der Oberfläche „haften“, an denen sich die Strömung ohne Wirbel von der Oberfläche ablösen würde.

Eine der häufigsten Anwendungen von Vortex-Generatoren sind Flugzeugflügel vor den Querrudern. Wenn der Flugzeugflügel abreißt , löst sich die Strömung von den Flügeln. Dies bedeutet, dass sich die Strömung löst, bevor sie die Querruder erreicht, wodurch diese unwirksam werden. Die Verwendung von Wirbelgeneratoren hilft den Querrudern, die Kontrolle zu gewährleisten, selbst wenn der Rest des Flügels blockiert ist.

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Natürlich erhöhen diese auch den Luftwiderstand, selbst wenn der Flügel nicht abwürgt, sodass sie nur dort hinzugefügt werden, wo sie benötigt werden.

Sie werden auch an anderen Stellen verwendet, beispielsweise am Motor, wie in Farhans Kommentar oben , und auch am Heck der 737 .

Ich werde versuchen, den physikalischen Mechanismus zu erklären, indem ich zusätzliche Informationen im Vergleich zu früheren Antworten hinzufüge.

Wie bereits erwähnt, hat der Wirbelgenerator normalerweise die Form einer Platte. Diese Platte erzeugt einen kleinen Wirbel. Dieser Wirbel ist im Grunde ein Bereich, in dem sich die Strömung um ihre Achse dreht. Grundsätzlich entzieht diese Platte der Strömung Energie, wodurch diese Rotation auf der Strömung erzeugt wird.

Ok, diese Rotationsströmung hat Energie und interagiert bei richtiger Ausrichtung mit der Grenzschicht über dem Flügel, die ihr weitere Energie zuführt. Mit dieser zusätzlichen Energie ist die Grenzschicht widerstandsfähiger gegen Ablösung, was bedeutet, dass Sie den Anstellwinkel weiter erhöhen und einen höheren Auftriebskoeffizienten für den gleichen Flügel erhalten können.

Jetzt kommt das Warum?. Ein Wirbelgenerator erzeugt immer Luftwiderstand, aber er kann den Treibstoffverbrauch des Flugzeugs reduzieren. Wie?

Denken Sie an das Gesamtdesign des Flugzeugs. Für einen bestimmten Flugzustand kann die erzeugte Auftriebsmenge einen großen Auftriebskoeffizienten multipliziert mit der Flügeloberfläche erhalten.

Stellen Sie sich nun vor, dass wir das Flugzeug entwerfen und festgestellt haben, dass die Bedingung für die Dimensionierung der erforderlichen Flügelgröße beispielsweise die maximale Landebahnlänge beim Start ist, um sie zu reduzieren, müssen Sie mehr Auftrieb erzeugen eine bestimmte Geschwindigkeit. Um dies zu erreichen, können Sie entweder die Flügeloberfläche vergrößern oder den maximalen Auftrieb erhöhen, den Sie vom Flügel erhalten können, und Sie können dies erreichen, indem Sie Wirbelgeneratoren einführen, die intelligent für diese Bedingung entwickelt wurden.

Später wird ein Kompromiss zwischen der Vergrößerung der Flügeloberfläche (mit der Auswirkung auf Luftwiderstand und Gewicht) und der Einbeziehung der Wirbelgeneratoren eingegangen. Obwohl das Hinzufügen dieser Vortex-Generatoren den Luftwiderstand im Vergleich zu einem sauberen Flügel erhöht, kann es sein, dass Sie tatsächlich den Kraftstoffverbrauch reduzieren, da die andere Alternative mehr Flügelfläche hinzufügt und die optimale Lösung die Vortex-Generatoren wurden.

Es gibt mehrere Orte von Wirbelgeneratoren, einige davon auf der vertikalen Ebene, die die Rudereffizienz verbessern, andere in der oberen Oberfläche des Flügels, andere über dem Motor, die den Vorflügel während des Starts oder der Landung beeinflussen.

Eine andere Verwendung von Vortex ist das Entwerfen des Flugzeugs als schnelle Lösung, um „unerwartete Probleme“ zu lösen.

Es sind kleine Winglet-artige Dinge, die Sie auf der Oberfläche der Flügel anbringen, um einen laminaren Luftstrom zu fördern und Strömungsabrisse zu verhindern. Betrachten Sie sie als "billige Versicherung, wenn Sie Ihre Fluggeschwindigkeit nicht sehr gut überwachen".

Bearbeiten Sie für zukünftige Leser: Sollte Strömung angebracht sein, nicht Laminarströmung. Siehe untenstehende Kommentare zur Erklärung.