Co to jest generator wirów?

Mówiąc bardziej ogólnie, generator wirów to mała kątowa płytka zainstalowana na zewnętrznej powierzchni korpusu aerodynamicznego. Kąt nachylenia płyty powoduje wirowanie powietrza, tworząc za nim wir. Efekt ten pozwala na to, aby strumień powietrza pozostawał „przymocowany” do powierzchni nawet w punktach, w których przepływ bez wiru oddzieliłby się od powierzchni.

Jednym z najczęstszych zastosowań generatorów wirów jest na skrzydłach samolotu z przodu lotek. Kiedy skrzydło samolotu zatrzymuje się , strumień odrywa się od skrzydeł. Oznacza to, że strumień odłączy się, zanim dotrze do lotek, co czyni je nieefektywnymi. Użycie generatorów wirów pomaga lotkom w zapewnieniu kontroli nawet wtedy, gdy reszta skrzydła jest zablokowana.

^Źródło

Oczywiście dodają one również opór, nawet jeśli skrzydło się nie przeciąga, więc są dodawane tylko w razie potrzeby.

Są również używane w innych miejscach, takich jak silnik, jak w komentarzu Farhana powyżej , a także na końcu 737 .

Spróbuję wyjaśnić mechanizm fizyczny, dodając dodatkowe informacje w porównaniu z poprzednimi odpowiedziami.

Jak wspomniano wcześniej, generator wirów zwykle przyjmuje kształt płytki. Ta płyta generuje mały wir. Wir ten jest w zasadzie obszarem, w którym przepływ obraca się wokół własnej osi. Zasadniczo ta płyta pobiera energię z przepływu generującego ten obrót Przepływ.

Ok, ten przepływ rotacyjny ma energię i, jeśli jest odpowiednio zorientowany, oddziałuje z warstwą graniczną nad skrzydłem, zapewniając mu dodatkową energię. Dzięki tej dodatkowej energii warstwa graniczna jest bardziej odporna na separację, co oznacza, że można jeszcze bardziej zwiększyć kąt natarcia i uzyskać wyższy współczynnik siły nośnej dla tego samego skrzydła.

A teraz dlaczego? Generator wirów zawsze wytwarza opór, ale może to zmniejszyć zużycie paliwa przez samolot. Jak?

Pomyśl o ogólnej konstrukcji samolotu, dla danych warunków lotu ilość generowanej siły nośnej można uzyskać duży współczynnik siły nośnej razy powierzchnia skrzydła.

Wyobraź sobie teraz, że jesteśmy projektując samolot i stwierdziliśmy, że warunkiem określającym wymagany rozmiar skrzydła jest np. maksymalna długość drogi startowej przy starcie, aby ją zmniejszyć trzeba wygenerować większą siłę nośną przy określonej prędkości. Aby to osiągnąć, możesz albo zwiększyć powierzchnię skrzydła, albo zwiększyć maksymalną siłę nośną, jaką możesz uzyskać ze skrzydła, i możesz to osiągnąć, wprowadzając generatory wirów inteligentnie zaprojektowane do tego stanu.

Kompromis odbywa się później pomiędzy zwiększeniem powierzchni skrzydła (z wpływem oporu i ciężaru) a włączeniem generatorów wirów. Tak więc, chociaż dodanie tych generatorów wirów zwiększa opór w porównaniu do czystego skrzydła, może się zdarzyć, że faktycznie zmniejszasz zużycie paliwa, ponieważ inną alternatywą jest dodanie większej powierzchni skrzydła, a optymalnym rozwiązaniem stały się generatory wirów.

Istnieje kilka lokalizacji generatorów wirów, niektóre w płaszczyźnie pionowej poprawiające sprawność steru, inne w górnej powierzchni skrzydła, inne nad silnikiem wpływające na listwę podczas startu lub lądowania.

Innym zastosowaniem wiru jest zaprojektowanie samolotu jako szybkiej naprawy „nieoczekiwanych problemów”.

Są to małe rzeczy typu winglet, które instaluje się na powierzchni skrzydeł, aby zachęcić do laminarnego przepływu powietrza i aby zniechęcić do straganów. Pomyśl o nich jako o „tanim ubezpieczeniu na wypadek, gdy„ nie monitorujesz zbyt dobrze prędkości ”.

Edytuj dla przyszłych czytelników: Powinien być dołączony przepływ, a nie laminarny. Wyjaśnienie znajdziesz w komentarzach poniżej.

Komentarze

• uh-o – replace " laminar " z " dołączonym " i odpowiedź wygląda dobrze.
• OK, Naucz mnie. Myślałem, że w płynie (w tym przypadku powietrze) są dwa rodzaje przepływu – laminarny i turbulentny.Myślałem, że przejście powietrza z przepływu laminarnego przez powierzchnię skrzydła do przepływu turbulentnego (utkniętego), a generatory wirów w jakiś sposób powodują opóźnienie tego przejścia.
• @Calphool Wikipedia ma dobry, pobieżny przegląd , podobnie jak obraz w odpowiedzi ' w fooot. Zasadniczo jest to ' zmiana między " dołączonymi " i " odłączony " przepływ (punkt separacji), który ma znaczenie dla opóźnienia przeciągnięcia, a dołączony przepływ może być laminarny lub turbulentny. Dołączone turbulentne warstwy graniczne są bardziej odporne na oderwanie od powierzchni (skrzydła) niż laminarna warstwa graniczna, więc generatory wirów zasadniczo opóźniają separację przepływu , sprawiając, że powietrze jest bardziej turbulentne w określony sposób, tak że ' jest mniej prawdopodobne, że oddzieli się od skrzydła.
• @Calphool: voretaq7 pokonał mnie w prawidłowej odpowiedzi. Zasadniczo chodzi o mieszanie przepływu w pobliżu powierzchni skrzydła (który jest spowalniany z powodu tarcia) z przepływem na pewną odległość, co może następnie ożywić warstwę graniczną (przepływ blisko powierzchni skrzydła). Jeśli przepływ w pobliżu skrzydła zostanie spowolniony do zatrzymania, przepływ oddzieli się i skrzydło straci część swojej skuteczności. Jeśli zadasz nowe pytanie, wyjaśnię je bardziej szczegółowo niż jest to możliwe w komentarzu.
• @Calphool: Laminar i turbulent to dwa rodzaje warstwy granicznej, cienki, prawie mikroskopijny arkusz powietrze blisko powierzchni. Przepływ przyłączony i oddzielony to kolejna koncepcja (i ta, którą zajmują się generatory wirów), która dotyczy makroskopowego wzoru przepływu wokół ciał. Generatory wirów upewnią się, że warstwa graniczna za nimi jest turbulentna, więc to jest powód mojej pierwszej uwagi.