O que é um gerador de vórtices?

Para ser mais geral, um gerador de vórtice é uma pequena placa angular instalada em uma superfície externa de um corpo aerodinâmico. O ângulo da placa faz com que o ar gire, criando um vórtice atrás dela. Esse efeito permite que o fluxo de ar permaneça "ligado" à superfície, mesmo em pontos onde o fluxo sem um vórtice se separaria da superfície.

Um dos usos mais comuns dos geradores de vórtice é nas asas dos aviões, à frente dos ailerons. Quando a asa da aeronave está parada , o fluxo se desprende das asas. Isso significa que o fluxo se soltará antes de atingir os ailerons, tornando-os ineficazes. O uso de geradores de vórtices ajuda os ailerons a fornecer controle mesmo se o resto da asa estiver paralisado.

^Origem

Claro, isso também adiciona arrastar, mesmo quando a asa não está travando, então eles são adicionados somente quando necessário.

Eles também são usados em outros lugares, como o mecanismo, como em O comentário de Farhan acima e também na cauda do 737 .

Tentarei explicar o mecanismo físico, adicionando informações extras em comparação às respostas anteriores.

Como mencionado anteriormente, o gerador de vórtice geralmente toma a forma de uma placa. O que esta placa está fazendo é gerar um pequeno vórtice. Este vórtice é basicamente uma região onde o fluxo está girando em torno de seu eixo. Basicamente, essa placa extrai energia do fluxo gerando essa rotação no fluxo.

Ok, esse fluxo rotacional tem energia e, se orientado adequadamente, interage com a camada limite sobre a asa, fornecendo energia adicional a ela. Com essa energia extra, a camada limite é mais resistente à separação, ou seja, você pode aumentar ainda mais o ângulo de ataque e obter um maior coeficiente de sustentação para a mesma asa.

Agora vem o porquê? Um gerador de vórtice está sempre criando arrasto, sempre, mas pode reduzir o consumo de combustível do avião. Como?

Pense no design geral do avião, para uma determinada condição de vôo, a quantidade de sustentação gerada pode ser obtida. O grande coeficiente de sustentação é maior do que a superfície da asa.

Imagine agora que estamos projetando o avião e descobrimos que a condição que está dimensionando o tamanho necessário da asa é, por exemplo, o comprimento máximo da pista na decolagem, para reduzi-lo você precisa gerar mais levantar a uma velocidade específica. Para conseguir isso você pode aumentar a superfície da asa ou aumentar a sustentação máxima que você pode obter da asa, e você pode conseguir isso introduzindo geradores de vórtice inteligentemente projetados para essa condição.

Um trade-off é feito mais tarde entre o aumento da superfície da asa (com o impacto em arraste e peso) e incluindo os geradores de vórtice. Assim, embora adicionar esses geradores de vórtice esteja adicionando arraste em comparação a uma asa limpa, pode ser que você esteja realmente reduzindo o consumo de combustível porque a outra alternativa é adicionar mais superfície de asa e a solução ideal tornou-se os geradores de vórtice.

Existem vários locais de geradores de vórtices, alguns dos quais no plano vertical melhorando a eficiência do leme, outros na superfície superior da asa, outros sobre o motor afetando a lâmina durante a decolagem ou aterrissagem.

Outro uso do vortex é depois de projetar o avião como solução rápida para resolver “problemas inesperados”.

São pequenas coisas do tipo winglet que você instala na superfície das asas para estimular o fluxo de ar laminar e desencorajar as barracas. Pense neles como "seguro barato para quando você não estiver monitorando sua velocidade aerodinâmica muito bem".

Editar para futuros leitores: Deve ser anexado fluxo, não fluxo laminar. Veja os comentários abaixo para explicação.