各種空力特性の考察　ボルテックスジェネレーターの利用価値

写真は、私の設計の機体にボルテックスジェネレーターを装着した状態の写真

翼弦長（フラップを含む）の50％の位置に高さ5ｍｍの出っ張りをつけている。

形状は、効率よく渦流を発生する形状とし、15度程度交互に傾けて

片翼の中央付近に3個取り付けてみたもの

 

 

ボルテックスジェネレーター、いろいろ流行っているようですが、その効果のほどは？

ということで、その原理、事例、等について紹介してみましょうかね。

 

ボルテックスジェネレーターと始めて出あったのは、高校時代に先輩の機体に装着されていたのが初めてです。

とはいっても、現在流行っている形式ではなく、前縁に板を張ったものだったのですがね。

 

その当時から、知る人ぞ知る技術だったわけです。

 

効果は充分に発揮されて、失速しにくくなり、旋回時の沈み込みも少なくなり、特に角モノのコーナーターンでの浮きがよくなり、外から見ていても効果があることを実感できました。

 

 

さて、ボルテックスジェネレーターの原理、目的ですが、

「境界層の外側の気流を翼表面に導くことで、境界層の気流の運動エネルギーを補い、剥離しにくくする。」
です。

 

境界層の気流の状態というのは、

層流->乱流->剥離
と3段階で遷移します。

ボルテックスジェネレーターは層流から強制的に乱流にする装置、ともいえますが、
飛行機以外の分野では、いきなり気流を剥離させ、空気の力の影響を少なくさせる、なんて目的でも用いられているようです。

この場合は
層流->剥離
と2段階での遷移を期待できるように工夫されているわけです。

身近なところでは、ゴルフボールのディンプル、ちょっと縁遠いですが、槍投げ競技の尻尾についたトゲトゲなんかが相当しますね。

 

 

さて、Uコンスタント機でボルテックスジェネレーターを用いる目的ですが、
工作された機体の各種空力的な不具合を補正できる可能性がある、だから用いる。
です。

 

実機では、もっといろいろな目的で、積極的に装着して活用する事例もありますが、不具合の補正目的の事例が結構多いように思います。
設計で積極的にボルテックスジェネレーターを用いる事例は、少数ともいえます。

（飛行機設計では、必然的にこうなる、という設計理由で、始めて採用される。それだけ無駄を極端に嫌った設計になっている。もっとも、「無駄」を間違えると・・・・・）
（もっとも、ボルテックスジェネレーターはまったく無駄か？というと、そうでない事例もあるのでしょう。積極的に初期設計の段階で採用されている事例があります。もっとも、その流行は戦後の航空機設計の時代になっていますがね。）

 

ということで、私の経験ですが・・・・・・・・・・・

 

ある日、友人が、「ボルテックスジェネレーターをつけてみようよ」
と言ってきました。

私が、「えっ！！なにか不具合でもあるの、コーナーターンで沈んだりするの？」と確認すると
「いや、そんなことはないけど、流行っているようだし、競技会で、目立つじゃん」
とのこと。

 

まあそうか、確かに目立つよな、アピールできるしな。

と受け止め、早速、計算・・・

した結果、ほとんど効果はないことは判明しましたが、逆に悪さもしないことが明らかになりました。

 

ということで、効果のあるボルテックスジェネレーターの形状と大きさを計算、そのとおり取り付けて飛行させました。

 

結果は？

「たいした変わらないじゃないか。」

「なぜ？巷では効果が大きいと騒がれているじゃん」

ということになりました。

 

理由は簡単で、翼型設計が最適化されていて、工作精度も充分に確保されています。
よって、ボルテックスジェネレーターに頼らずとも充分に性能を発揮しているだけなんですが、
逆に、特に悪さはしていない、という結果もありがたいところでしょうね。

 

当初の目的、「目立つことでアピールできる」は、充分に達成できたのです。

 

ちなみに、実機向けで実績のある翼型、有名なところではNACA0018等になりますが、
この場合は、積極的にボルテックスジェネレーターを用いて空力性能を改善すると、とても効果があります。

不思議ですよね。

 

根本的な違いは、「レイノルズ数が極端に異なっているため」なんですがね。