ตัวสร้างกระแสน้ำวน ( VG ) เป็น อุปกรณ์ ทางอากาศพลศาสตร์ประกอบด้วยแผ่น เล็กๆ ที่มักติดอยู่กับพื้นผิวยก (หรือ ปีก เครื่องบินเช่นปีกเครื่องบิน ) ^{[ 1 ]}หรือใบพัดของกังหันลม^{[ 2 ]} VG อาจติดอยู่กับส่วนใดส่วนหนึ่งของยานพาหนะทางอากาศพลศาสตร์ เช่น ลำตัวเครื่องบินหรือรถยนต์ เมื่อปีกเครื่องบินหรือตัวยานเคลื่อนที่สัมพันธ์กับอากาศ VG จะสร้างกระแสน้ำวน [ ^{1 ] [ 3 ] ซึ่ง} โดยการกำจัดส่วนหนึ่งของชั้นขอบเขตที่เคลื่อนที่ช้าซึ่งสัมผัสกับพื้นผิวปีกเครื่องบิน จะช่วยชะลอการแยกตัวของกระแสลม ในบริเวณนั้น และการหยุดชะงักทางอากาศพลศาสตร์จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของปีกและ พื้น ผิวควบคุมเช่นแฟลปลิฟต์เอลเลอรอนและหางเสือ^{[ 3 ]}

ตัวสร้างกระแสน้ำวนมักใช้เพื่อชะลอการแยกตัวของกระแสลมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ มักจะติดตั้งไว้บนพื้นผิวด้านนอกของยานพาหนะ^{[ 4 ]}และใบพัดกังหันลม ทั้งบนเครื่องบินและใบพัดกังหันลม มักจะติดตั้งไว้ใกล้กับขอบหน้าของปีกเพื่อรักษากระแสลมให้คงที่เหนือพื้นผิวควบคุมที่ขอบท้าย^{[ 3 ]}โดยทั่วไปแล้ว VG จะมีรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือสามเหลี่ยม สูงประมาณชั้นขอบเขต ท้องถิ่น และวางเรียงเป็นเส้นตามแนวยาวของปีก โดยปกติจะอยู่ใกล้กับส่วนที่หนาที่สุดของปีก^{[ 1 ]}สามารถมองเห็นได้บนปีกและหางแนวตั้งของเครื่องบินโดยสาร หลายลำ

ตัวสร้างกระแสน้ำวนถูกจัดวางในแนวเฉียงเพื่อให้มีมุมปะทะกับกระแสลมในพื้นที่^{[ 1 ]}เพื่อสร้างกระแสน้ำวนที่ปลายปีกซึ่งดึงอากาศภายนอกที่มีพลังงานและเคลื่อนที่เร็วเข้าไปในชั้นขอบเขตที่เคลื่อนที่ช้าซึ่งสัมผัสกับพื้นผิว ชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วนมีโอกาสแยกตัวน้อยกว่าชั้นขอบเขตแบบราบเรียบ ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของพื้นผิวควบคุมขอบท้าย ตัวสร้างกระแสน้ำวนถูกใช้เพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนผ่านนี้ อุปกรณ์อื่นๆ เช่นวอร์ติลอนส่วนขยายขอบนำและปลอกขอบนำ^{[ 5 ]}ยังช่วยชะลอการแยกตัวของกระแสลมที่มุมปะทะสูงโดยการเพิ่มพลังงานให้กับชั้นขอบเขต^{[ 1 ] [ 3 ]}

ตัวอย่างของเครื่องบินที่ใช้แผ่นบังคับทิศทาง (VG) ได้แก่ST Aerospace A-4SU Super SkyhawkและSymphony SA-160สำหรับเครื่องบินปีกเฉียงที่บินในช่วงความเร็วเหนือเสียง แผ่นบังคับทิศทางจะช่วยลด ปัญหา การหยุดชะงัก เนื่องจากแรงกระแทก (เช่นHarrier , Blackburn Buccaneer , Gloster Javelin )

เครื่องบินหลายลำมีตัวสร้างกระแสลมวนแบบใบพัดตั้งแต่เริ่มผลิต แต่ยังมีผู้จำหน่ายอุปกรณ์เสริมที่จำหน่ายชุด VG เพื่อปรับปรุง ประสิทธิภาพ STOLของเครื่องบินขนาดเล็กบางลำ^{[ 6 ]} ผู้จำหน่ายอุปกรณ์เสริมอ้างว่า (i) VG ช่วยลดความเร็วในการร่วงหล่นและลดความเร็วในการขึ้นและลงจอด และ (ii) VG ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปีกเล็ก หางเสือ และหางเสือ ทำให้ควบคุมได้ดีขึ้นและปลอดภัยมากขึ้นที่ความเร็วต่ำ^{[ 7 ]} สำหรับ เครื่องบินชุดประกอบเองและเครื่องบินทดลองVG มีราคาถูก คุ้มค่า และสามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็ว แต่สำหรับการติดตั้งในเครื่องบินที่ได้รับการรับรอง ค่าใช้จ่าย ในการรับรองอาจสูง ทำให้การดัดแปลงเป็นกระบวนการที่มีราคาแพง^{[ 6 ] [ 8 ]}

เจ้าของเครื่องบินมักติดตั้ง VG หลังการขายเพื่อหวังผลประโยชน์ที่ความเร็วต่ำ แต่ข้อเสียคือ VG ดังกล่าวอาจลดความเร็วในการบินลงเล็กน้อย ในการทดสอบที่ดำเนินการกับCessna 182และPiper PA-28-235 Cherokeeผู้ตรวจสอบอิสระได้บันทึกการสูญเสียความเร็วในการบิน1.5 ถึง 2.0 นอต (2.8 ถึง 3.7 กม./ชม.)อย่างไรก็ตาม การสูญเสียเหล่านี้ค่อนข้างน้อย เนื่องจากปีกเครื่องบินที่ความเร็วสูงมีมุมปะทะเล็กน้อย จึงช่วยลดแรงต้านของ VG ให้เหลือน้อยที่สุด^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}  

เจ้าของรายงานว่าบนพื้นดิน การกำจัดหิมะและน้ำแข็งออกจากพื้นผิวปีกที่มี VG อาจทำได้ยากกว่าปีกเรียบ แต่โดยทั่วไปแล้ว VG ไม่ค่อยมีแนวโน้มที่จะเกิดน้ำแข็งเกาะขณะบิน เนื่องจากอยู่ในชั้นขอบเขตของกระแสลม นอกจากนี้ VG อาจมีขอบคมที่สามารถฉีกขาดผ้าหุ้มตัวเครื่องบินได้ จึงอาจต้องใช้ผ้าคลุมแบบพิเศษ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

สำหรับเครื่องบินสองเครื่องยนต์ ผู้ผลิตอ้างว่า VG ช่วยลดความเร็วในการควบคุมเครื่องยนต์เดี่ยว ( Vmca ) เพิ่มน้ำหนักเชื้อเพลิงเป็นศูนย์และน้ำหนักรวม ปรับปรุงประสิทธิภาพของปีกและหางเสือ ให้การบินที่ราบรื่นขึ้นในสภาวะปั่นป่วน และทำให้เครื่องบินเป็นแพลตฟอร์มเครื่องมือที่มีเสถียรภาพมากขึ้น^{[ 6 ]}

ชุด VG บางชุดที่มีจำหน่ายสำหรับเครื่องบินสองเครื่องยนต์ขนาดเล็กอาจอนุญาตให้เพิ่มน้ำหนักขึ้นบินสูงสุดได้ [ ^{6 ] น้ำหนัก} ขึ้นบินสูงสุดของเครื่องบินสองเครื่องยนต์ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดด้านโครงสร้างและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการปีนขึ้นเมื่อเครื่องยนต์ทำงานเพียงเครื่องเดียว (ซึ่งจะต่ำกว่าสำหรับความเร็วการร่วงหล่นที่ต่ำกว่า) สำหรับเครื่องบินสองเครื่องยนต์ขนาดเล็กหลายลำ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการปีนขึ้นเมื่อเครื่องยนต์ทำงานเพียงเครื่องเดียวจะเป็นตัวกำหนดน้ำหนักสูงสุดที่ต่ำกว่า แทนที่จะเป็นข้อกำหนดด้านโครงสร้าง ดังนั้น สิ่งใดก็ตามที่สามารถทำได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการปีนขึ้นเมื่อเครื่องยนต์ทำงานเพียงเครื่องเดียว จะส่งผลให้เพิ่มน้ำหนักขึ้นบินสูงสุดได้^{[ 8 ]}

ในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2488 ^{[ 11 ]}จนถึงปี พ.ศ. 2534 ^{[ 12 ]} ข้อกำหนดการไต่ระดับเมื่อเครื่องยนต์หนึ่งเครื่องไม่ทำงานสำหรับเครื่องบินหลายเครื่องยนต์ที่มีน้ำหนักขึ้นบินสูงสุด6,000 ปอนด์ (2,700 กิโลกรัม)หรือน้อยกว่านั้นมีดังนี้:  

เครื่องบินหลายเครื่องยนต์ทุกลำที่มีความเร็วในการร่วงหล่น${\displaystyle V_{s0}}$ความเร็วมากกว่า 70 ไมล์ต่อชั่วโมง จะต้องมีอัตราการไต่ระดับคงที่อย่างน้อย${\displaystyle 0.02(V_{s0})^{2}}$ในหน่วยฟุตต่อนาที ที่ระดับความสูง 5,000 ฟุต โดยที่เครื่องยนต์ที่สำคัญไม่ทำงาน และเครื่องยนต์ที่เหลือทำงานที่กำลังสูงสุดต่อเนื่องไม่เกินกำลังสูงสุด ใบพัดที่ไม่ทำงานอยู่ในตำแหน่งที่มีแรงต้านน้อยที่สุด ล้อลงจอดถูกเก็บเข้าที่ และแฟลปปีกอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุด...

ที่ไหน${\displaystyle V_{s0}}$คือ ความเร็ว ขณะหยุดนิ่งในการลงจอดในหน่วยไมล์ต่อชั่วโมง

การติดตั้งอุปกรณ์สร้างกระแสลมวนมักจะทำให้ความเร็วในการร่วงหล่นของเครื่องบินลดลงเล็กน้อย^{[ 4 ​​]}และด้วยเหตุนี้จึงลดประสิทธิภาพการไต่ระดับที่จำเป็นเมื่อเครื่องยนต์ทำงานเพียงเครื่องเดียว ความต้องการประสิทธิภาพการไต่ระดับที่ลดลงทำให้สามารถเพิ่มน้ำหนักขึ้นบินสูงสุดได้ อย่างน้อยจนถึงน้ำหนักสูงสุดที่อนุญาตตามข้อกำหนดด้านโครงสร้าง^{[ 8 ]} การเพิ่มน้ำหนักสูงสุดที่อนุญาตตามข้อกำหนดด้านโครงสร้างมักจะทำได้โดยการระบุน้ำหนักเชื้อเพลิงเป็นศูนย์สูงสุดหรือหากมีการระบุน้ำหนักเชื้อเพลิงเป็นศูนย์สูงสุดไว้แล้วเป็นข้อจำกัดอย่างหนึ่งของเครื่องบิน ก็ให้ระบุค่าน้ำหนักเชื้อเพลิงเป็นศูนย์สูงสุดที่สูงขึ้นใหม่^{[ 8 ]} ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ชุดอุปกรณ์สร้างกระแสลมวนสำหรับเครื่องบินสองเครื่องยนต์ขนาดเล็กหลายลำจึงมาพร้อมกับการลดน้ำหนักเชื้อเพลิงเป็นศูนย์สูงสุดและการเพิ่มน้ำหนักขึ้นบินสูงสุด^{[ 8 ]}

ข้อกำหนดอัตราการไต่ระดับเมื่อเครื่องยนต์เครื่องใดเครื่องหนึ่งทำงานผิดปกติไม่มีผลบังคับใช้กับเครื่องบินเครื่องยนต์เดียว ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของน้ำหนักขึ้นบินสูงสุด (โดยพิจารณาจากความเร็วในการร่วงหล่นหรือข้อควรพิจารณาทางโครงสร้าง) จึงมีความสำคัญน้อยกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องบินสองเครื่องยนต์ที่ผลิตในช่วงปี 1945–1991

หลังจากปี 1991 ข้อกำหนดการรับรองความปลอดภัยในการบินในสหรัฐอเมริการะบุข้อกำหนดการไต่ระดับเมื่อเครื่องยนต์เครื่องหนึ่งไม่ทำงานเป็นค่าความชันที่ไม่ขึ้นกับความเร็วในการร่วงหล่น ดังนั้นจึงมีโอกาสน้อยลงที่ตัวสร้างกระแสลมวนจะเพิ่มน้ำหนักขึ้นบินสูงสุดของเครื่องบินหลายเครื่องยนต์ซึ่งมีพื้นฐานการรับรองตาม FAR 23 ที่การแก้ไข 23-42 หรือหลังจากนั้น^{[ 12 ]}

เนื่องจากน้ำหนักลงจอดของเครื่องบินขนาดเล็กส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการพิจารณาโครงสร้าง ไม่ใช่ความเร็วในการร่วงหล่น ชุด VG ส่วนใหญ่จึงเพิ่มน้ำหนักขึ้นบินเท่านั้นไม่ใช่น้ำหนักลงจอด การเพิ่มน้ำหนักลงจอดใดๆ จะต้องมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างหรือทดสอบเครื่องบินอีกครั้งที่น้ำหนักลงจอดที่สูงขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นว่ายังคงเป็นไปตามข้อกำหนดการรับรอง^{[ 8 ]} อย่างไรก็ตาม หลังจากการบินเป็นเวลานาน อาจมีการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเพียงพอ ทำให้เครื่องบินกลับมามีน้ำหนักลงจอดต่ำกว่าน้ำหนักสูงสุดที่อนุญาต

มีการใช้เครื่องกำเนิดกระแสลมวนที่ใต้ปีกของ เครื่องบิน ตระกูลแอร์บัส A320  เพื่อลดเสียงรบกวนที่เกิดจากการไหลของอากาศเหนือช่องระบายแรงดันทรงกลมสำหรับถังเชื้อเพลิง ลุฟท์ฮันซ่าอ้างว่า สามารถลดเสียงรบกวนได้ถึง 2 เดซิเบล ^{[ 13 ]}

• ดัชนีบทความด้านการบิน
• เครื่องกวน
• การดูดชั้นขอบเขต
• การควบคุมชั้นขอบเขต
• ปีกควบคุมการไหลเวียน

Wikimedia Commons has media related to Vortex generators.

• Vortex Generators: 50 Years of Performance Benefits, a history of VGs