Geradores de vórtice (ou VGs) são pequenos dispositivos aerodinâmicos que melhoram o desempenho de aeronaves, turbinas eólicas e até mesmo alguns veículos terrestres.
Quando energizam a camada limite e retardam a separação do fluxo, eles ajudam a melhorar a sustentação, a resposta de controle e as características de estol.
Quer saber mais? Vamos explorar como os geradores de vórtice funcionam.
RESUMO
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Os geradores de vórtices criam mini vórtices que reenergizam a camada limite, retardando a paralisação e melhorando a eficácia da superfície de controle.
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Eles são usados tanto em aeronaves STOL de baixa velocidade quanto em aeronaves transônicas de alta velocidade para evitar a separação do fluxo.
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Os VGs podem ser encontrados nas asas de aviões, na frente dos flaps e em estabilizadores horizontais para fluxo de ar estável.
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Os kits VG de reposição para aeronaves de aviação geral podem reduzir a velocidade de estol e melhorar a segurança, embora possam reduzir ligeiramente a velocidade de cruzeiro.
O que são geradores de vórtice?
Então, o que são? Geradores de vórtice são pequenas palhetas ou barbatanas montadas na asa, fuselagem ou superfícies de controle de uma aeronave.
O gerador de vórtices foi projetado para criar vórtices controlados. Eles são misturados com ar de fluxo livre de alta energia com ar de movimento mais lento na camada limite. O objetivo disso é evitar a separação do fluxo e melhorar o desempenho aerodinâmico.
Os fabricantes de aeronaves instalam VGs para melhorar a estabilidade, o controle e a resistência a estol. Enquanto eles são comuns em aeronaves comerciais e militares. Eles também são encontrados em aeronaves de aviação geral e STOL para melhorar as características de manuseio em baixa velocidade.
Como funcionam os geradores de vórtice?
Como eles funcionam é que os geradores de vórtice funcionam criando mini vórtices de ponta de asa. Esses vórtices ajudam a evitar a separação do fluxo puxando ar de alta energia para a camada limite, mantendo o fluxo de ar preso sobre a superfície.
Quando o ar se move sobre o aerofólio, a pressão diminui até atingir o centro de sustentação. Além desse ponto, a pressão aumenta e cria um gradiente de pressão adverso. O gradiente faz com que o fluxo de ar diminua e se separe, levando a um estol aerodinâmico.
VGs podem mitigar esse efeito energizando a camada limite, o que garante que o fluxo de ar possa suportar o gradiente de pressão por mais tempo. Isso permite que as asas e superfícies de controle ainda funcionem bem em altos ângulos de ataque para melhorar a estabilidade e o controle da aeronave.
Geradores de vórtices em STOL e aeronaves de aviação geral
Agora, aeronaves STOL (Short Takeoff and Landing) se beneficiam bastante dos geradores de vórtice. Eles são instalados na borda de ataque da asa e permitem velocidades de estol mais baixas e melhor desempenho de decolagem e pouso.
Muitos pilotos de aviação geral instalam kits VG de reposição ou microgeradores de vórtice para obter essas vantagens. Esses kits ajudam a melhorar a controlabilidade ao aprimorar o uso do aileron, elevador e leme, especialmente em baixas velocidades.
Alguns kits permitem até mesmo um aumento no peso máximo de decolagem devido à redução da velocidade de estol e ao melhor desempenho de subida.
Uma coisa a ser notada é que instalar VGs pode diminuir levemente a velocidade de cruzeiro por causa do arrasto adicionado. Testes em aeronaves como o Cessna 182 e o Piper PA-28 Cherokee mostraram pequenas reduções na velocidade de cruzeiro (1,5 a 2 nós), mas isso geralmente é uma troca que vale a pena para um manuseio melhorado em baixa velocidade.
Geradores de vórtices em aviões comerciais
Quando se trata de aviões comerciais, os geradores de vórtices são geralmente encontrados à frente de flaps e outros dispositivos de alta sustentação. Esses locais podem ter gradientes de pressão adversos, e isso pode levar à separação do fluxo durante a decolagem e o pouso.
Os VGs melhoram a adequação dos sistemas de alta sustentação ao evitar a separação, o que permite o fluxo de ar sobre as asas e melhora a capacidade de resposta do controle.
Os VGs também podem ajudar na redução de ruído, como em aeronaves como o Airbus A320, onde os VGs ajudam a minimizar o som gerado pelo fluxo de ar sobre as aberturas de equalização de pressão do tanque de combustível.
Geradores de vórtices em voos transônicos e supersônicos
Em altas velocidades, as aeronaves sofrem efeitos de compressibilidade que causam a formação de ondas de choque. Essas ondas de choque podem causar separação abrupta do fluxo de ar atrás das superfícies de controle, potencialmente levando a problemas de controle.
A maneira de combater isso é que os geradores de vórtice são colocados estrategicamente nas asas e estabilizadores horizontais para manter o fluxo de ar conectado.
Por exemplo, o treinador L-39 Albatros usa VGs em seu estabilizador para evitar a separação do fluxo transônico e manter o controle de passo em altas velocidades.
Como os geradores Vortex aumentam o peso máximo de decolagem
Com aeronaves bimotoras, VGs podem levar a um aumento no peso máximo de decolagem (MTOW). Como eles diminuem a velocidade de estol, o requisito de desempenho de subida com um motor inoperante é reduzido. Isso cria um MTOW permitido maior.
Tenha em mente que VGs geralmente não aumentam o peso máximo de pouso. Isso é determinado por limites estruturais em vez de considerações de velocidade de estol.
Os pilotos precisam gerenciar o consumo de combustível para garantir que não excedam as restrições de peso de pouso ao retornar de um voo longo.
Existem desvantagens nos geradores de vórtice?
Os VGs oferecem muitos benefícios, mas há algumas desvantagens:
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Pequena redução na velocidade de cruzeiro : o arrasto adicional pode resultar em pequenas perdas de velocidade, embora normalmente sejam de apenas 1-2 nós.
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Considerações sobre formação de gelo e manutenção : os VGs geralmente ficam dentro da camada limite e não são propensos à formação de gelo durante o voo, mas podem dificultar a remoção de gelo e neve das asas quando no solo.
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Potencial de danos ao tecido : os VGs podem ter bordas afiadas que podem danificar as capas das aeronaves, portanto, podem precisar de coberturas especializadas para evitar desgaste.
Perguntas frequentes
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Os geradores de vórtice realmente reduzem a velocidade de estol?
Sim, um gerador de vórtice pode atrasar a separação do fluxo, permitindo que a asa mantenha a sustentação em velocidades mais baixas, reduzindo efetivamente a velocidade de estol.
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A instalação de VGs na minha aeronave reduzirá a velocidade de cruzeiro?
Pode haver uma ligeira redução (1,5-2 nós), mas o manuseio aprimorado em baixa velocidade e os benefícios de segurança geralmente superam essa desvantagem.
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Um gerador de vórtice pode aumentar o peso de decolagem?
Em algumas aeronaves bimotoras, eles podem aumentar o MTOW reduzindo a velocidade de estol e melhorando o desempenho de subida do monomotor.
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Os geradores de vórtice são difíceis de instalar?
Para aeronaves caseiras e experimentais, elas são relativamente fáceis de instalar. Mas aeronaves certificadas exigem aprovação da FAA, o que pode adicionar custos.
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Aviões comerciais usam geradores de vórtice?
Sim, eles são comumente encontrados à frente dos flaps e superfícies de controle para manter a fixação do fluxo de ar durante a decolagem e o pouso.
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Os geradores de vórtice podem ajudar com problemas de controle de alta velocidade?
Sim, eles evitam a separação do fluxo de ar em velocidades transônicas, mantendo a superfície da asa de controle eficaz.
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Quais são as vantagens dos geradores de micro vórtices?
Os microgeradores de vórtice melhoram o controle do fluxo de ar com menos arrasto, melhorando a prevenção de estol, a eficiência de combustível e a estabilidade em alta velocidade, além de serem leves e fáceis de instalar.
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Onde os geradores de vórtice devem ser colocados?
Coloque geradores de vórtice onde a separação do fluxo de ar acontece — perto da borda de ataque da asa, na frente dos flaps, nos estabilizadores ou ao redor das entradas do motor.
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É possível conectar geradores de vórtice às pás de turbinas eólicas?
Sim. Geradores de vórtice em pás de turbinas eólicas ajudam reduzindo o arrasto, melhorando a sustentação e aumentando a produção de energia. Eles garantem que o ar flua suavemente e ajudam as turbinas a ter melhor desempenho em todas as velocidades.
Remover
Geradores de vórtice são um aprimoramento aerodinâmico pequeno e simples usado em muitos tipos de aeronaves.
Em um Cessna 182, um Boeing 737 ou um jato militar transônico, os VGs ajudam a manter o controle, atrasam estol e podem ajudar a melhorar as características gerais do voo. E sim, eles vêm com algumas compensações, mas seus benefícios superam em muito as desvantagens.
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