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Venta de generadores de vórtice para aviones
GENERADOR DE VÓRTICE John G. Lee, Farmington, Conn., cedente a United Aircraft Corporation, East Hartford, Conn, una corporación de Delaware Esta invención se relaciona con los mecanismos de control de la capa límite y más particularmente con el tipo de generación de vórtice de los mecanismos de energización de la capa límite.
Como se describe en la Patente No. 2,558,816, el flujo de la capa límite sobre una superficie de confinamiento fluida puede ser energizado por el uso de pequeñas aletas generadoras de vórtice que sobresalen de la superficie y terminan adyacentes a la superficie imaginaria que separa la capa límite y los flujos principales. El vórtice producido en las puntas de las aletas entremezcla una porción de la corriente principal de alta energía con la capa límite de baja energía, de modo que la energía de la capa límite aumenta, impidiendo así la separación del flujo u otras condiciones de flujo indeseables.
Es habitual que las aletas se sitúen con sus dimensiones en el sentido de la cuerda en un ángulo de ataque con respecto al eje de la corriente principal, de modo que se produzcan vórtices en las puntas que se arrastren corriente abajo. Sin embargo, cuando se producen cambios locales en la dirección relativa de la corriente de aire, las aletas productoras de vórtices pueden funcionar con un ángulo de ataque estancado o negativo, de modo que ya no se producen vórtices adecuados y la eficacia del control de la capa límite se reduce considerablemente.
Ala generadora de vórtices
Un generador de vórtices (VG) es un dispositivo aerodinámico, consistente en una pequeña veleta que suele estar unida a una superficie de sustentación (o aerodinámica, como el ala de un avión)[1] o a una pala de rotor de un aerogenerador[2]. Los VG también pueden estar unidos a alguna parte de un vehículo aerodinámico, como el fuselaje de un avión o un coche. Cuando el perfil aerodinámico o la carrocería están en movimiento con respecto al aire, el VG crea un vórtice[1][3] que, al eliminar una parte de la capa límite de movimiento lento en contacto con la superficie del perfil aerodinámico, retrasa la separación del flujo local y el estancamiento aerodinámico, mejorando así la eficacia de las alas y las superficies de control, como los flaps, los elevadores, los alerones y los timones[3].
Los generadores de vórtices se utilizan con mayor frecuencia para retrasar la separación del flujo. Para ello, suelen colocarse en las superficies externas de los vehículos[4] y en las palas de los aerogeneradores. Tanto en las aeronaves como en las palas de los aerogeneradores, suelen instalarse bastante cerca del borde de ataque de la aleta para mantener un flujo de aire constante sobre las superficies de control en el borde de salida[3]. Los generadores de vórtices suelen ser rectangulares o triangulares, de una altura similar a la de la capa límite local, y discurren en líneas de envergadura, normalmente cerca de la parte más gruesa del ala[1].
Desventajas del generador de vórtices
Resumen – Cuando un ala está expuesta a una corriente de aire, el aire tiende a fluir a lo largo de la superficie del ala mientras se pega a ella. Se dice que esta región, más cercana a la superficie del ala, es la capa límite. Sin embargo, un gradiente de presión adverso que se forma a la altura del espesor máximo del ala provoca una separación de la capa límite. Si es lo suficientemente grave, esto puede provocar una pérdida de sustentación e incluso puede hacer que el ala entre en pérdida. Por ello, se inventaron los generadores de vórtices para garantizar que el aire se adhiera a la superficie del ala. Se colocan en el borde de ataque del ala para crear pequeños vórtices que empujan el aire hacia abajo para garantizar que se adhiera a la superficie.
Los generadores de vórtices no son más que placas planas colocadas en ángulo con respecto al flujo de aire relativo. Aunque esto sirve para el propósito, un generador de vórtices con un perfil aerodinámico será más eficaz y proporcionará un mejor control sobre el ala. Para comparar ambos, se realizaron pruebas analíticas. Las pruebas analíticas consistieron principalmente en un análisis CFD entre la placa plana y los perfiles aerodinámicos.
Coche generador de vórtices
Cuando una pelota de golf, un avión o cualquier objeto sólido se desplaza por el aire, una pequeña capa de aire llamada capa límite rodea al objeto. Incluso la Tierra tiene una capa límite planetaria, que consiste en la atmósfera inferior que se extiende unos cientos de metros por encima de la superficie; vivimos la mayor parte de nuestras vidas en esta capa límite. Como la capa límite es algo viscosa, o pegajosa, y de movimiento lento en comparación con la pelota de golf en movimiento o el avión en vuelo, se queda atrás y se separa del objeto, creando una estela. Esta estela crea una resistencia en el objeto y lo ralentiza, lo que da lugar a golpes más cortos para los golfistas y a una mayor necesidad de energía, así como a la posible pérdida de sustentación, para los aviones.
Para combatir este problema, los hoyuelos de la pelota de golf y los generadores de vórtices de las alas de los aviones pueden retrasar la separación de la capa límite creando pequeñas turbulencias, lo que da a la capa límite más energía y le permite moverse un poco más rápido para seguir el ritmo del objeto. En el caso de los aviones, la separación de la capa límite es especialmente problemática cuando el ala está en un ángulo de ataque elevado, como durante el despegue o el aterrizaje. Al mantener este flujo de aire “pegado” durante el mayor tiempo posible, los hoyuelos y los generadores de vórtices hacen que la capa límite se separe más tarde y produzca una estela más pequeña.
