|

از سری مقالات هوانوردی:

تیغه های Vortex generator بر روی بال چه کاربردی دارند؟

همانطور که در گذشته گفته شد هواپیماها توسط نیروی Lift به پرواز در می‌آیند. نیروی Lift به دلیل انحنای موجود در سطح بالای بال نسبت به سطح زیرین بال و طبق اصل برنولی به وجود می‌آید.

زمانی که به عنوان مثال دو لایه هوا بر روی یکدیگر به حرکت در می آیند هر دو لایه بر روی یکدیگر ساییده شده که این ساییدگی باعث ایجاد نیروی اصطکاک می‌شود و باعث می‌گردد که لایه ای که دارای سرعت کمتری می‌باشد شتاب گرفته و لایه ای که سرعت بالاتری دارد شتابی کاهنده بگیرد. 

حال زمانی که جریان هوا از روی سطوح بال هواپیما عبور میکند  نیز چنین اتفاقی می‌افتد. یعنی این نیروی اصطکاک بین سطح بال و جریان هوا به وجود آمده، به گونه ای که سرعت جریان هوا دقیقا بر روی سطح بال برابر با صفر میشود.  حال هرچه از سطح بال فاصله بگیریم سرعت جریان هوا افزایش می‌یابد تا جایی که برابر با سرعت جریان نسبی هوا در اطراف هواپیما می‌گردد. به این حد فاصل لایه مرزی گفته می‌شود.لایه مرزی به دو دسته آرام و متلاطم دسته بندی می‌گردد. 

زمانی که جریان هوا شروع به حرکت از روی بال هواپیما  می‌کند به دلیل کاهش فشار، هوا به سمت نقطه ای از سطح بال که دارای حداکثر انحنا می‌باشد شتاب می‌گیرد. در طول این مسیر لایه مرزی آرام می‌باشد. پس از عبور از این نقطه، فشار هوا افزایش یافته و در نتیجه جریان هوا از منطقه کم فشار به سمت منطقه پرفشار فرستاده می‌شود. 

مشکلی که به وجود می‌آید این است که طبق قانون طبیعت همیشه هوا تمایل به حرکت از منطقه پرفشار به سمت منطقه کم فشار را دارد اما در این مرحله جریان هوا از منطقه کم فشار به سمت منطقه پرفشار انتقال داده می‌شود. این امر باعث ایجاد Adverse pressure gradient شده و لایه مرزی را متلاطم می‌کند. 

زمانی که لایه مرزی متلاطم شود در حقیقت انرژی در داخل این جریان متلاطم هدر رفته و از دست می‌رود و باعث ایجاد نوعی اصطکاک به نام Skin friction drag میشود که در نهایت باعث جدا شدن جریان هوا از روی بال می‌گردد.  

این جدا شدن به خصوص در زمانی که هواپیما در حال پرواز در سرعتهای پایین می‌باشد، به عنوان مثال به هنگام تقرب نهایی جهت انجام فرود، میتواند باعث ایجاد Stall گردد. Stall یا واماندگی به معنی از دست دادن نیروی Lift می‌باشد. 

برای بالا بردن کارایی هواپیما از تیغه های کوچکی به نام Vortex generator بر روی بال هواپیماها استفاده می‌شود. 

این تیغه ها جریان هوای پر انرژی موجود در خارج از لایه مرزی را به سمت داخل لایه مرزی که به دلیل جریان متلاطم انرژی خود را از دست داده کشانده و باعث ایجاد تاخیر در جدایش جریان هوا از روی بال می‌گردد. به این ترتیب هواپیما قادر است تا به راحتی در سرعتهای پایین تر به پرواز در آید، بدون آنکه خطر Stall آن را تهدید کند.

منبع: Principle of flight,oxford & GFD PPM chapter 3,section A

ارسال نظر