Aba maca - Gurney flap

Um flap Gurney mostrado na parte inferior de um aerofólio de Newman (do Memorando Técnico 4071 da NASA).

A aba Gurney (ou wickerbill ) é uma pequena aba projetada a partir da borda posterior de uma asa. Normalmente é definido em um ângulo reto com a superfície do lado da pressão do aerofólio e projeta 1% a 2% da corda da asa . Este dispositivo de vanguarda pode melhorar o desempenho de um aerofólio simples para quase o mesmo nível que um projeto complexo de alto desempenho.

O dispositivo opera aumentando a pressão no lado da pressão, diminuindo a pressão no lado da sucção e ajudando o fluxo da camada limite a ficar preso por todo o caminho até a borda de fuga no lado da sucção do aerofólio. As aplicações comuns ocorrem em corridas de automóveis , estabilizadores horizontais de helicópteros e aeronaves onde a elevação elevada é essencial, como aviões de reboque de faixas .

Recebeu o nome de seu inventor e desenvolvedor, o piloto americano Dan Gurney .

História

O "aerofólio de elevação variável" mostrado na Figura 1 da patente de E. F. Zaparka de 1935, Patente US RE19412 . É um microflap móvel, semelhante à aba Gurney fixa.
Um flap Gurney na extremidade posterior da asa traseira de um Porsche 962

O aplicativo original, criado pelo ícone do automobilismo americano Dan Gurney (que foi desafiado a fazê-lo por seu colega piloto americano Bobby Unser ), era uma peça de chapa de metal em ângulo reto, rigidamente fixada na borda de fuga superior da asa traseira de seu carros de corrida de roda aberta do início dos anos 1970. O dispositivo foi instalado apontando para cima para aumentar a força descendente gerada pela asa, melhorando a tração . Ele testou em campo e descobriu que permitia ao carro fazer curvas em alta velocidade, ao mesmo tempo em que alcançava maior velocidade nas seções retas da pista.

A primeira aplicação do flap foi em 1971, depois que Gurney deixou de dirigir e começou a gerenciar sua própria equipe de corrida em tempo integral. Seu motorista, Bobby Unser , estava testando um novo carro projetado por CAD-Cam de Len Terry no Phoenix International Raceway e estava insatisfeito com o desempenho do carro na pista. Gurney precisava fazer algo para restaurar a confiança de seu piloto antes da corrida e relembrou experiências conduzidas na década de 1950 por certas equipes de corrida com spoilers afixados na parte traseira da carroceria para cancelar a elevação (naquele nível de desenvolvimento, os spoilers não eram considerados potencializadores de desempenho, meramente dispositivos para cancelar o levantamento aerodinâmico desestabilizador e potencialmente mortal). Gurney decidiu tentar adicionar um "spoiler" ao bordo de fuga superior da asa traseira. O dispositivo foi fabricado e instalado em menos de uma hora, mas o teste de Unser com a asa modificada deu em tempos igualmente ruins. Quando Unser conseguiu falar com Gurney em confiança, ele revelou que os tempos de volta com a nova asa foram diminuídos porque ela estava produzindo tanta força descendente que o carro estava subvirando . Tudo o que era necessário era equilibrar isso adicionando downforce na frente.

Unser percebeu o valor dessa descoberta imediatamente e quis ocultá-la da competição, incluindo seu irmão Al . Não querendo chamar atenção para os dispositivos, Gurney os deixou expostos. Para ocultar sua verdadeira intenção, Gurney enganou os competidores curiosos, dizendo-lhes que a borda traseira embotada tinha o objetivo de evitar ferimentos e danos ao empurrar o carro com as mãos. Alguns copiaram o design e alguns até tentaram melhorá-lo apontando a aba para baixo, o que na verdade prejudicou o desempenho.

Gurney foi capaz de usar o dispositivo em corridas por vários anos antes que seu verdadeiro propósito fosse conhecido. Mais tarde, ele discutiu suas idéias com o aerodinamicista e projetista de asas Bob Liebeck, da Douglas Aircraft Company . Liebeck testou o dispositivo, que mais tarde chamou de "flap de Gurney" e confirmou os resultados do teste de campo de Gurney usando um flap de corda de 1,25% em um aerofólio Newman simétrico. Seu artigo AIAA de 1976 (76-406) "Sobre o projeto de aerofólios subsônicos para alta sustentação" apresentou o conceito à comunidade aerodinâmica.

Gurney cedeu seus direitos de patente à Douglas Aircraft, mas o dispositivo não era patenteável, pois era substancialmente semelhante a um microflap móvel patenteado por E. F. Zaparka em 1931, dez dias antes do nascimento de Gurney. Dispositivos semelhantes também foram testados por Gruschwitz e Schrenk e apresentados em Berlim em 1932.

Teoria de Operação

O flap Gurney aumenta o coeficiente de sustentação máximo ( C L, max ), diminui o ângulo de ataque para sustentação zero (α 0 ) e aumenta o momento de lançamento de nariz para baixo ( C M ), que é consistente com um aumento na curvatura do aerofólio . Também normalmente aumenta o coeficiente de arrasto ( C d ), especialmente em ângulos de ataque baixos, embora para aerofólios grossos, uma redução no arrasto tenha sido relatada. Um benefício líquido na razão geral de levantamento-arrasto é possível se a aba for dimensionada apropriadamente, com base na espessura da camada limite .

O flap Gurney aumenta a sustentação, alterando a condição de Kutta na borda de fuga. A esteira atrás da aba é um par de vórtices em contra-rotação que são lançados alternadamente em uma rua de vórtices von Kármán . Além desses vórtices estendidos atrás da aba, vórtices no sentido da corda liberados na frente da aba tornam-se importantes em ângulos de ataque elevados .

O aumento da pressão na superfície inferior à frente da aba significa que a sucção da superfície superior pode ser reduzida enquanto produz a mesma elevação.

Aplicações de helicópteros

Gurney duplo flaps em um helicóptero Bell 222U

Os flaps de Gurney encontraram ampla aplicação em estabilizadores horizontais de helicópteros, porque operam em uma ampla gama de ângulos de ataque positivos e negativos. Em um extremo, em uma subida de alta potência, o ângulo de ataque negativo do estabilizador horizontal pode ser tão alto quanto -25 °; no outro extremo, em autorrotação , pode ser + 15 °. Como resultado, pelo menos metade de todos os helicópteros modernos construídos no Ocidente os têm de uma forma ou de outra.

O flap Gurney foi aplicado pela primeira vez à variante Sikorsky S-76 B, quando o teste de vôo revelou que o estabilizador horizontal do S-76 original não fornecia sustentação suficiente. Os engenheiros instalaram um flap Gurney no aerofólio invertido NACA 2412 para resolver o problema sem redesenhar o estabilizador do zero. Uma aba Gurney também foi instalada no Bell JetRanger para corrigir um problema de ângulo de incidência no projeto que era muito difícil de corrigir diretamente.

O helicóptero Eurocopter AS355 TwinStar usa um flap Gurney duplo que se projeta de ambas as superfícies do estabilizador vertical . Isso é usado para corrigir um problema com a reversão de sustentação em seções grossas de aerofólio em ângulos de ataque baixos. O duplo flap Gurney reduz a entrada de controle necessária para fazer a transição do vôo pairado para o vôo para a frente.

Veja também

Referências

links externos