Vortex-generators tạm dịch cánh tạo xoáy là 1 bộ phận nhỏ gắn trên cánh hay trên bề mặt ổn đinh (stabilizers). Chúng có nhiệm vụ thay đổi dòng chảy xung quanh những
Chương 4: Bề mặt điều khiển phụ
bề mặt từ đó ảnh hưởng đến lớp biên. Chúng tăng hiêu năng và sự điều khiển của máy bay đặc biệt là ở tốc độ thấp, khi lấy độ cao(climb) và khi góc tấn lớn
Hình 47: Vortex
Cách hoạt động:
Trong quá trình bay, dòng khí chảy xung quanh cánh, những phân tử trên bề mặt cánh có vận tốc = 0. Càng xa bề mặt cánh, vận tốc càng lớn đến điểm mà vận tốc ở đó là hằng số bằng với vận tốc máy bay. Lớp mà dòng khí tính từ bề mặt vật thể đến điểm này ta gọi là lớp biên. Ở lớp biên độ nhớt của chất lưu và ma sát của bề mặt vật thể tạo ra vận tốc theo phương ngang. Ngoài lớp biên, lực nhớt coi như bằng không. Dòng chảy trong lớp biên có thể là chảy tầng hoặc chảy rối. Dòng chảy tầng có trật tự, nhẹ nhàng. Ở chế độ chảy này không xuất hiện chuyển động vuông góc với hướng của dòng chảy hay bất cứ sự rối nào. Các phân tử khí đi dọc theo profil của vật thể, các phân tử chuyển động tạo thành từng lớp chồng, trượt lên nhau và dù khác tốc độ, chúng không hòa lẫn vào nhau.
Ở chế độ chảy rối, các phân tử khí ngoài chuyển động còn có dao động, những lớp này chuyển động vuông góc với hướng của dòng chảy tạo nên sự rối. Trong trường hợp dòng chảy xung quanh cánh, lớp biên gần mép vào mỏng và ở chế độ chảy tầng, khi tiến đến gần mép ra thì độ dày của lớp biên tăng lên. Ở một khoảng cách nhất định tính từ mép vào có 1 vùng quá đù mà ở đó lớp biên chuyển từ chế độ chảy tầng sang chảy rối. Ở vùng quá độ vẫn tồn tại chế độ chảy tầng theo một lớp mỏng, đó là vì hiệu ứng nhớt của dòng. Lớp này di chuyển chậm và là nguyên nhân gây tách/đảo ngược dòng, 31
Chương 4: Bề mặt điều khiển phụ
khi đó sẽ xảy ra thất tốc. Để tránh tách dòng, trì hoãn sự hình thành, giảm thiểu sự cường độ rối chúng ta nên tăng tốc, cung cấp năng lượng cho lớp có dòng chảy tốc độ thấp.
Hình 48: Vortex
Một phương pháp rất hiệu quả là Vortex Generators. Mỗi lá cánh nhỏ này tạo ra xoáy cung cấp năng lượng cho lớp biên của cánh. Kết quả là tạo ra góc tấn tới hạn lớn hơn, tốc độ thất tốc giảm.
Hình 49: Vortex generator
Vortex generator tạo ra ảnh hưởng đến lớp biên xung quanh airfoil. Chúng kháng lại sự tách dòng, khi đó máy bay sẽ bay được ở tốc độ thấp với góc tấn lớn hơn. Vortex Generators trên stabilizers hoạt động tương tự để cải thiện hiệu quả điều khiển ở tốc độ thấp
Chương 4: Bề mặt điều khiển phụ
Vị trí đặt Vortex Generators rất quan trọng, chúng nên được đặt ở vùng quá độ nhưng vùng quá độ lại phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy và góc tấn. Nếu Vortex Generators quá gần mép vào tức là ở vùng chảy tầng, sẽ gây ra nhiều lực cản khi bay bằng, nhưng nếu ở quá xa mép vào, hiệu quả khi bay ở góc tấn lớn, tốc độ thấp sẽ không còn. Vị trí tối ưu có thể được xác định bằng mô phỏng, thí nghiệm hoặc trong quá trình bay thử nghiệm.