Controllo del vortice di estremità alare mediante getti sintetici = Wingtip vortices control through synthetic jets

I vortici di estremità di un'ala finita sono ad oggi un problema rilevante sia per la produzione di resistenza indotta, che aumenta i consumi, sia per la sicurezza del volo dei velivoli che seguono. Inoltre creano una limitazione del traffico aereo dato dalle distanze di separazione necessarie per la sicurezza durante le fasi di decollo e atterraggio. L'utilizzo di getti sintetici per ridurre l'intensità di questi vortici è oggetto di studio negli ultimi anni. In questo elaborato è illustrato l'effetto di getti sintetici sui vortici di estremità di un'ala rettangolare a freccia nulla, ad un numero di Reynolds Rec = 1.2 × 10^5. Le misure sono state effettuate in una galleria del vento subsonica a circuito chiuso mediante tecnica Stereo PIV. È stato testato l'effetto del getto sintetico sotto quattro diversi casi di controllo che prevedono lo stesso coefficiente di momento ma diversa frequenza di attuazione e geometria dello slot di uscita del getto. In particolare sono state scelte le due frequenze caratteristiche dell'instabilità di un vortice di estremità, quelle di Crow e Widnall. Oltre alla classica analisi time-averaged ne è stata effettuata anche una phase-averaged, al fine di mostrare l'evoluzione del vortice sotto attuazione in un periodo di oscillazione della membrana. Le misure sono state condotte in quattro piani differenti a valle dell'ala, e precisamente a 0.1, 0.5, 1 e 2 corde dal bordo di fuga. Dall'analisi time-averaged è emerso per tutti i casi attuati una riduzione del picco di vorticità, fino a un massimo del 65%, e un aumento del raggio del vortice. L'analisi phase-averaged ha invece mostrato l'interazione del getto sintetico con il vortice nel periodo di attuazione del getto. Infine lo studio sulla resistenza indotta ha evidenziato una riduzione del CDi che ingenerale è risultato del 50%. I risultati hanno quindi confermato che il controllo del vortice tramite getti sintetici può rappresentare un mezzo utile per promuovere la dissipazione del vortice di estremità e ridurne i rischi derivanti dalla scia, nonché la resistenza indotta.