소용돌이 발생기

VG(vortex generator)는 공기역학적 장치로, 보통 양력면(또는 항공기 ^[1]날개와 같은 에어포일) 또는 풍력 터빈의 ^[2]로터 블레이드에 부착된 작은 베인으로 구성됩니다.VG는 항공기 동체나 자동차와 같은 공기역학 차량의 일부에 부착될 수도 있다.언제 날개 또는 신체 동작의 공기에 관련된 것은 VG은, 교착 상태에 빠져 있는 경계층의 날개 면과 접촉 어떤 부분을 제거하여, 그에 따라 날개, 엘리베이터, 에일러론과 같은 날개와 제어 표면의 효과를 향상시킴 지역 흐름 분리와 항공 역학 stalling을 미루게 한 vortex,[1][3]를 만듭니다.s,그리고 방향타.^[3]

조작방법

와류 발생기는 흐름 분리를 지연시키기 위해 가장 자주 사용됩니다.이를 위해 차량 및 풍력 터빈 블레이드의 외부^[4] 표면에 배치되는 경우가 많습니다.항공기와 풍력 터빈 날개 모두 후단의 ^[3]제어 표면에서 안정적인 공기 흐름을 유지하기 위해 보통 에어로포일의 전단에 상당히 가깝게 설치됩니다.VG는 일반적으로 직사각형 또는 삼각형으로 국소 경계층만큼 높으며, 일반적으로 ^[1]날개의 가장 두꺼운 부분 근처에서 스팬스페이스 선으로 실행된다.그것들은 많은 여객기의 날개와 수직 꼬리에서 볼 수 있다.

와류발생기는 국소기류에^[1] 대한 공격각을 가지도록 비스듬히 배치되어 에너지적이고 빠르게 이동하는 외기를 표면과 접촉하는 느리게 움직이는 경계층으로 끌어들이는 팁와류를 생성한다.난류 경계층은 층상 경계층보다 분리 가능성이 낮기 때문에 후연 제어면의 효과를 확보하기 위해 바람직하다.이 전환을 트리거하는 데 소용돌이 발생기가 사용됩니다.Vortilon, 첨단 익스텐션 및 첨단 ^[5]커프 등의 다른 장치도 경계층에 ^[1][3]전원을 다시 공급하여 공격 각도가 높은 흐름 분리를 지연시킵니다.

VG를 사용하는 항공기의 예로는 ST A-4SU Super Skyhawk와 Symphony SA-160이 있다.스윕 윙 트랜소닉 설계의 경우 VG는 잠재적 충격 방지 문제를 완화한다(예: 해리어, 블랙번 뷰카니어, 글로스터 재블린).

애프터마켓 설치

많은 항공기가 제조 시점의 베인 소용돌이 발생기를 운반하지만, 일부 경비행기의 ^[6]STOL 성능을 개선하기 위해 VG 키트를 판매하는 애프터마켓 공급업체도 있다.애프터마켓 공급업체는 (i) VG가 정지 속도를 낮추고 이륙 및 착륙 속도를 감소시키며 (ii) VG가 보조기, 엘리베이터 및 방향타의 효과를 증가시켜 ^[7]저속에서의 제어성과 안전성을 개선한다고 주장한다.자가 제작 및 실험 키트플레인의 경우, VG는 저렴하고 비용 효율적이며 신속하게 설치할 수 있습니다. 그러나 인증된 항공기 설치의 경우 인증 비용이 많이 들기 때문에 수정 작업은 ^[6][8]상대적으로 비용이 많이 듭니다.

소유자들은 주로 저속 주행 시 혜택을 얻기 위해 애프터마켓 VG를 사용하지만, 이러한 VG가 크루즈 속도를 약간 떨어뜨릴 수 있다는 단점이 있습니다.세스나 182와 Piper PA-28-235 체로키에 대해 수행된 시험에서 독립 검토자들은 1.5 - 2.0 kn(2.8 - 3.7 km/h)의 크루즈 속도 손실을 기록했다.그러나 고속 비행기의 날개는 공격 각도가 작기 때문에 VG 항력을 ^[8][9][10]최소한으로 줄일 수 있기 때문에 이러한 손실은 비교적 경미하다.

소유자들은 지상에서 부드러운 날개보다 VG로 날개 표면에서 눈과 얼음을 치우는 것이 더 어려울 수 있다고 보고했지만, VG는 일반적으로 공기 흐름의 경계층 내에 존재하기 때문에 기내 결빙에 취약하지 않다.또한 VG는 날카로운 모서리가 있어 기체 커버의 직물이 찢어질 수 있으므로 특수 커버를 ^[8][9][10]만들어야 할 수 있습니다.

쌍발 항공기의 경우, 제조사들은 VG가 단일 엔진 제어 속도(Vmca)를 줄이고, 연료와 총 중량을 증가시키며, 보조기 및 방향타의 효율성을 향상시키며, 난기류에서 보다 부드러운 승차감을 제공하며, 항공기를 보다 안정적인 계기 ^[6]플랫폼으로 만든다고 주장한다.

최대 이륙 중량 증가

가벼운 트윈 엔진 비행기에 사용할 수 있는 일부 VG 키트는 최대 이륙 ^[6]중량을 증가시킬 수 있습니다.이중 엔진 비행기의 최대 이륙 중량은 구조 요구 조건과 단일 엔진 상승 성능 요구 조건에 의해 결정됩니다 (낮은 정지 속도일 경우 더 낮음).많은 경량 트윈 엔진 비행기의 경우, 단일 엔진 상승 성능 요구 조건은 구조 요구 조건보다는 더 낮은 최대 중량을 결정합니다.결과적으로, 단일 엔진 작동 불능 상승 성능을 개선하기 위해 할 수 있는 모든 조치는 최대 이륙 ^[8]중량의 증가를 가져올 것이다.

1945년부터^{[11] [12]}1991년까지 미국에서 최대 이륙 중량이 6,000파운드(2,700 kg) 이하인 다중 엔진 비행기에 대한 단일 엔진 비작동 상승 요건은 다음과 같습니다.

정지 $속도{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle V_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{s}}_{}}$0(\$displaystyle V_{s0})$이 시간당$$ 70마일 이상인 모든 다중 엔진 비행기는 최소${\displaystyle \mathrm{}}0$.${\displaystyle 02}$(${\displaystyle {V\mathrm{}}^{}}$ s ${\displaystyle 0_{}{}^{}}$2(\$displaystyle$0.$02 (V_{s0})^{2})$의 안정적인 상승 속도를 가져야 하며 엔진이 작동하지 않고 5,000피트 상공에서 분당 피트가 되어야 합니다.최대 연속 출력 이하에서 작동되지 않는 프로펠러가 최소 드래그 위치에 있고, 착륙 기어가 접혀 있으며, 윙 플랩이 가장 유리한 위치에 있습니다.

${\displaystyle {여기}_{}}$서 V ${\displaystyle {\mathrm{s}}_{}}$ 0$({$은 착륙 구성의 정지 속도(시속 마일)입니다.

소용돌이 발전기의 설치는 일반적으로 비행기의^[4] 정지 속도를 약간 감소시킬 수 있으며 따라서 필요한 엔진 비작동 상승 성능을 감소시킬 수 있습니다.상승 성능에 대한 요건이 감소하면 구조 ^[8]요건이 허용하는 최대 중량까지 최대 이륙 중량을 증가시킬 수 있다.구조 요건에 의해 허용되는 최대 중량의 증가는 일반적으로 최대 제로 연료 중량을 지정함으로써 달성될 수 있으며, 최대 제로 연료 중량이 이미 비행기의 한계 중 하나로 지정된 경우, 새로운 더 높은 최대 제로 연료 ^[8]중량을 지정함으로써 달성될 수 있다.이러한 이유로, 많은 경량 트윈 엔진 비행기의 소용돌이 발생 키트는 최대 제로 연료 중량의 감소와 최대 이륙 ^[8]중량의 증가를 동반합니다.

단일 엔진 비작동 상승률 요건은 단일 엔진 비행기에는 적용되지 않으므로 최대 이륙 중량 (스톨 속도 또는 구조적 고려사항에 기초함)의 이득은 1945-1991 쌍둥이에 비해 덜 유의합니다.

1991년 이후, 미국의 내공성 인증 요건은 엔진 비작동 상승 요건을 정지 속도와는 무관한 기울기로 명시하고 있으므로, 수정안 23-42 ^[12]이상에서 인증 기준이 FAR 23인 다중 엔진 비행기의 최대 이륙 중량을 증가시킬 기회는 적습니다.

최대 착륙 중량

대부분의 경비행기의 착륙 중량은 정지 속도가 아닌 구조적 고려사항에 의해 결정되기 때문에 대부분의 VG 키트는 착륙 중량이 아닌 이륙 중량만 증가시킨다.착륙 중량의 증가는 인증 요건이 여전히 ^[8]충족된다는 것을 입증하기 위해 구조 수정이나 더 높은 착륙 중량에서 항공기의 재시험이 필요할 것이다.그러나 장시간 비행 후 충분한 연료가 사용되어 항공기가 허용되는 최대 착륙 중량 이하로 되돌아갈 수 있다.

항공기 소음 감소

에어버스 A320 계열 항공기의 날개 밑면에 소용돌이 발생기를 사용하여 연료 탱크의 원형 압력 균등 환기구 상의 공기 흐름으로 발생하는 소음을 감소시켰다.따라서 Lufthansa는 최대 2dB의 소음 감소를 달성할 ^[13]수 있다고 주장합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 난류기
• 경계층 흡입
• 경계층 제어
• 순환 제어 날개

레퍼런스

외부 링크

• Vortex 제너레이터: VG의 역사인 50년간의 퍼포먼스 이점