miniatura|300x300px|Generadors de vòrtex Micro AeroDynamics del mercat de recanvis muntats a l'ala d'un Cessna 182K Un generador de vòrtex (VG) és un dispositiu aerodinàmic, que consisteix en una petita aleta generalment unida a una superfície sustentadora (o perfil aerodinàmic, com ara l'ala d'un avió)Peppler, I.L.: From The Ground Up, page 23. Aviation Publishers Co. Limited, Ottawa Ontario, Twenty Seventh Revised Edition, 1996. o a una pala de rotor d'un aerogenerador.Wind Turbine Vortex Generators , UpWind Solutions. Els VG també poden estar units a alguna part d'un vehicle aerodinàmic, com ara el fuselatge d'un avió o un cotxe. Quan el perfil aerodinàmic o el cos estan en moviment respecte a l'aire, el VG crea un vòrtex, que, en eliminar part de la capa límit de moviment lent en contacte amb la superfície del perfil aerodinàmic, retarda la separació del flux local i la parada aerodinàmica, millorant així l'eficàcia de les ales i les superfícies de control, com ara els flaps, els elevadors, els alerons i els timons. miniatura|Esbós que descriu com els generadors de vòrtex milloren les característiques de flux d'un aerogenerador
Mètode de funcionament Els generadors de vòrtex s'utilitzen més sovint per retardar la separació del flux. Per aconseguir-ho, sovint es col·loquen a les superfícies externes dels vehiclesClancy, L.J. Aerodynamics, Section 5.31 i de les pales dels aerogeneradors. Tant en els avions com en les pales dels aerogeneradors, normalment s'instal·len força a prop de la vora d'atac del perfil aerodinàmic per mantenir un flux d'aire constant sobre les superfícies de control a la vora de fuga. Els generadors de vòrtex solen ser rectangulars o triangulars, aproximadament tan alts com la capa límit local, i s'executen en línies en envergadura, generalment a prop de la part més gruixuda de l'ala.Peppler, I.L.: From The Ground Up, page 23. Aviation Publishers Co. Limited, Ottawa Ontario, Twenty Seventh Revised Edition, 1996. Es poden veure a les ales i les cues verticals de molts avions de passatgers. miniatura|Model Cessna 182 K de 1967 en vol mostrant generadors de vòrtex de recanvi a la vora d'atac de l'ala Els generadors de vòrtex es col·loquen obliquament de manera que tinguin un angle d'atac respecte al flux d'aire localPeppler, I.L.: From The Ground Up, page 23. Aviation Publishers Co. Limited, Ottawa Ontario, Twenty Seventh Revised Edition, 1996. per tal de crear un vòrtex a la punta que atreu l'aire exterior energètic i de moviment ràpid cap a la capa límit de moviment lent en contacte amb la superfície. Una capa límit turbulenta té menys probabilitats de separar-se que una laminar i, per tant, és desitjable per garantir l'eficàcia de les superfícies de control del vora posterior. Els generadors de vòrtex s'utilitzen per desencadenar aquesta transició. Altres dispositius com ara vortilons, extensions de vora davantera i maneguets de vora davantera també retarden la separació del flux a angles d'atac elevats reenergitzant la capa límit. miniatura|El TA-4SU Super Skyhawk mostra la filera de generadors de vòrtex a les lames inclinades del caire d'atac. Exemples d'avions que utilitzen VG inclouen l'ST Aerospace A-4SU Super Skyhawk i el Symphony SA-160. Per a dissenys transònics d'ala en fletxa, els VG alleugen els possibles problemes de pèrdua per xoc (per exemple, Harrier, Blackburn Buccaneer, Gloster Javelin).
Instal·lació postvenda Molts avions porten generadors de vòrtex d'àleps des del moment de la fabricació, però també hi ha proveïdors del mercat de postvenda que venen kits de VG per millorar el rendiment STOL d'alguns avions lleugers. Els proveïdors del mercat de postvenda afirmen (i) que els VG redueixen la velocitat de pèrdua i les velocitats d'enlairament i aterratge, i (ii) que els VG augmenten l'eficàcia dels alerons, els elevadors i els timons, millorant així la controlabilitat i la seguretat a baixes velocitats. Per a avions de construcció casolana i experimentals, els VG són barats, rendibles i es poden instal·lar ràpidament; però per a instal·lacions d'aeronaus certificades, els costos de certificació poden ser elevats, cosa que fa que la modificació sigui un procés relativament car.
Els propietaris instal·len VGs de recanvi principalment per obtenir beneficis a baixes velocitats, però un inconvenient és que aquests VGs poden reduir lleugerament la velocitat de creuer. En proves realitzades en un Cessna 182 i un Piper PA-28-235 Cherokee, revisors independents han documentat una pèrdua de velocitat de creuer d' . Tanmateix, aquestes pèrdues són relativament petites, ja que l'ala d'un avió a alta velocitat té un angle d'atac petit, cosa que redueix la resistència aerodinàmica al mínim.Psutka, Kevin, Micro-vortex generators, COPA Flight, August 2003Kirkby, Bob, Vortex Generators for the Cherokee 235, COPA Flight, July 2004
Els propietaris han informat que a terra pot ser més difícil treure la neu i el gel de les superfícies de les ales amb VGs que d'una ala llisa, però els VGs generalment no són propensos a la formació de gel durant el vol, ja que resideixen dins de la capa límit del flux d'aire. Els VGs també poden tenir vores afilades que poden esquinçar el teixit de les cobertes del fuselatge i, per tant, poden requerir la fabricació de cobertes especials.Psutka, Kevin, Micro-vortex generators, COPA Flight, August 2003Kirkby, Bob, Vortex Generators for the Cherokee 235, COPA Flight, July 2004 miniatura|El Symphony SA-160 va ser dissenyat amb dos generadors de vòrtex inusuals a l'ala per garantir l'eficàcia dels alerons durant la parada. Per a avions bimotors, els fabricants afirmen que els VG redueixen la velocitat de control d'un sol motor (Vmca), augmenten el consum zero de combustible i el pes brut, milloren l'efectivitat dels alerons i el timó, proporcionen un viatge més suau en turbulències i fan de l'avió una plataforma d'instruments més estable.
Augment del pes màxim d'enlairament Alguns kits VG disponibles per a avions bimotor lleugers poden permetre un augment del pes màxim d'enlairament. El pes màxim d'enlairament d'un avió bimotor està determinat pels requisits estructurals i els requisits de rendiment d'ascens amb un sol motor (que són més baixos per a una velocitat de pèrdua més baixa). Per a molts avions bimotor lleugers, els requisits de rendiment d'ascens amb un sol motor determinen un pes màxim més baix en lloc dels requisits estructurals. En conseqüència, qualsevol cosa que es pugui fer per millorar el rendiment d'ascens amb un sol motor inoperatiu comportarà un augment del pes màxim d'enlairament.
Als EUA, des del 1945 fins al 1991,USA Federal Aviation Regulations, Part 23, §23.67, amendment 23-42, February 4, 1991 el requisit d'ascens amb un motor inoperatiu per a avions multimotor amb un pes màxim d'enlairament de o menys era el següent:on és la velocitat de bloqueig en la configuració d'aterratge en milles per hora.
La instal·lació de generadors de vòrtex normalment pot provocar una lleugera reducció de la velocitat de bloqueig d'un avióClancy, L.J. Aerodynamics, Section 5.31 i, per tant, reduir el rendiment d'ascens requerit amb un motor inoperatiu. La reducció del requisit de rendiment d'ascens permet un augment del pes màxim d'enlairament, almenys fins al pes màxim permès pels requisits estructurals. Normalment es pot aconseguir un augment del pes màxim permès pels requisits estructurals especificant un pes màxim sense combustible o, si ja s'especifica un pes màxim sense combustible com una de les limitacions de l'avió, especificant un nou pes màxim sense combustible més alt. Per aquestes raons, els kits de generadors de vòrtex per a molts avions lleugers bimotor van acompanyats d'una reducció del pes màxim sense combustible i un augment del pes màxim d'enlairament.
El requisit de velocitat d'ascens amb un motor inoperatiu no s'aplica als avions monomotor, de manera que els guanys en el pes màxim d'enlairament (basats en la velocitat de pèrdua o consideracions estructurals) són menys significatius en comparació amb els dels avions bessons del 1945-1991.
Després del 1991, els requisits de certificació de navegabilitat als EUA especifiquen el requisit d'ascens amb un motor inoperatiu com un gradient independent de la velocitat de pèrdua de terreny, de manera que hi ha menys oportunitats perquè els generadors de vòrtex augmentin el pes màxim d'enlairament dels avions multimotor la base de certificació dels quals és la FAR 23 a l'esmena 23-42 o posterior.USA Federal Aviation Regulations, Part 23, §23.67, amendment 23-42, February 4, 1991
Pes màxim d'aterratge Com que els pesos d'aterratge de la majoria d'avions lleugers estan determinats per consideracions estructurals i no per la velocitat de pèrdua, la majoria dels kits VG només augmenten el pes d'enlairament i el pes d'aterratge. Qualsevol augment del pes d'aterratge requeriria modificacions estructurals o tornar a provar l'aeronau amb el pes d'aterratge més alt per demostrar que encara es compleixen els requisits de certificació. Tanmateix, després d'un vol llarg, és possible que s'hagi utilitzat prou combustible, cosa que ha fet que l'aeronau torni a estar per sota del pes màxim d'aterratge permès.
Reducció del soroll dels avions Els generadors de vòrtex s'han utilitzat a la part inferior de l'ala dels avions de la família Airbus A320 per reduir el soroll generat pel flux d'aire sobre les reixetes circulars d'equalització de pressió dels dipòsits de combustible. Lufthansa afirma una reducció de soroll de fins a 2 dB es pot aconseguir.
Referències
Categoria:Aerodinàmica