Turbulator


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Ein Turbulator oder Turbulenz- oder Vortexgenerator bezeichnet in der Aerodynamik eine kleine künstlich aufgebrachte Oberflächenstörung, die eine laminare Strömung in eine turbulente überführt, um einen drohenden Strömungsabriss hinauszuzögern. Sie sind zumeist auf der Tragflächenoberseite von kleineren Flugzeugen zu finden.

Effekt

Datei:Boundarylayerschematic.svg
Geschwindigkeitsprofil über einer umströmten Fläche. Die Pfeile geben die Ausdehnung der Grenzschicht an, innerhalb der die Luft beschleunigt wird. Mit Turbulatoren ist die Grenzschicht deutlich dicker als ohne.

Der Strömungswiderstand eines Körpers in laminarer Strömung ist geringer als in einer turbulenten – zunächst eine erwünschte Eigenschaft. Beispielsweise werden glatte Tragflächen kleiner Flugzeuge laminar umströmt.

Mit Zunahme des Anstellwinkels erhöhen sich die Druckgradienten an der Tragfläche. Sie führen zu einem Strömungsabriss und zu einer plötzlichen Abnahme des Auftriebs. Wie die Grafik zeigt, ist die Grenzschicht­dicke bei einer turbulenten Strömung zwar größer als bei einer laminaren (Pfeile), die Strömungsgeschwindigkeit nimmt jedoch mit wachsendem Abstand schneller zu als bei einer Laminarströmung. Die höhere Energie macht die Strömung unempfindlicher gegen die Ablösung von der Flügelfläche.

Turbulatoren sind kleine künstlich aufgebrachte Oberflächenstörungen. Sie erzeugen Verwirbelungen und überführen eine laminare Grenzschichtströmung in eine turbulente. Die Strömungsablösung wird verzögert.

Turbulatoren bestehen aus querlaufenden Schienen, kleinen vertikalen Blechen oder Bohrungen. Eine weitere Möglichkeit, die Grenzschichtströmung zum Umschlagen zu bringen, ist der Ausblasturbulator. Das ist eine Reihe von feinen Bohrungen, durch die Luft quer zur Strömungsrichtung in die Grenzschicht eingeblasen wird.

Eingesetzt werden Turbulatoren beispielsweise vor Querrudern bei Segelflugzeugen.

Weitere Möglichkeiten

Neben Vortexgeneratoren bestehen weitere Möglichkeiten, die Strömung über der Tragfläche bzw. der Außenhaut zu stabilisieren:

  • Airforce Museum Berlin-Gatow 514.JPG

    Vortexgenerator beim BAE Harrier

  • Grob G 102 Astir CS.jpg

    Astir CS mit Zackenband an der Flügelunterseite

  • Lotus 72 Ford Cosworth.jpg

    Turbulator in Form eines Blechwinkels auf der Nase eines Rennwagens von 1970

  • Golf ball grass.jpg

    Dimples auf einem Golfball.