Gurney klap - Gurney flap

En Gurney -klap vist på undersiden af ​​et Newman -flyveblad (fra NASA Technical Memorandum 4071).

The Gurney flap (eller wickerbill ) er en lille tap rager ud fra bagkanten af en vinge. Den er typisk indstillet i en ret vinkel i forhold til trykfladen på flyvepladen og projekterer 1% til 2% af vingekorden . Denne bagkantsenhed kan forbedre ydeevnen for en simpel flyveplade til næsten samme niveau som et komplekst højtydende design.

Enheden fungerer ved at øge trykket på tryksiden, reducere trykket på sugesiden og hjælpe grænselagets strømning til at forblive fastgjort hele vejen til bagkanten på sugefladens sugeside. Almindelige anvendelser forekommer i autosport , vandrette helikopterstabilisatorer og fly, hvor høj løft er afgørende, f.eks. Banner-slæbende fly.

Det er opkaldt efter sin opfinder og udvikler, den amerikanske racerbilfører Dan Gurney .

Historie

"Airfoil med variabel løft" vist i figur 1 i E. F. Zaparka-patentet fra 1935, US patent RE19412 . Det er en bevægelig mikroflap, der ligner den faste Gurney -flap.
En Gurney -klap på bagkanten af ​​bagvingen på en Porsche 962

Den oprindelige ansøgning, udviklet af amerikansk bil racing ikon Dan Gurney (der blev udfordret til at gøre det ved fyr amerikanske racer Bobby Unser ), var en ret vinkel stykke metalplade, stift fastgjort til den øverste bagkanten af bagskærm på hans åbne hjul racerbiler i begyndelsen af ​​1970'erne. Enheden blev installeret pegende opad for at øge downforce genereret af vingen, forbedre trækkraft . Han testede den på marken og fandt ud af, at den tillod en bil at forhandle om sving ved højere hastighed, samtidig med at den opnåede højere hastighed i de lige dele af banen.

Den første applikation af klappen var i 1971, efter at Gurney trak sig tilbage fra kørslen og begyndte at styre sit eget racerhold på fuld tid. Hans chauffør Bobby Unser havde testet en ny Len Terry tidlig CAD-Cam designet bil på Phoenix International Raceway og var utilfreds med bilens ydeevne på banen. Gurney havde brug for at gøre noget for at genoprette sin chaufførs tillid inden løbet og mindede om forsøg foretaget i 1950'erne af visse racerhold med spoilere fastgjort på bagsiden af ​​karrosseriet for at annullere lift (på dette udviklingsniveau blev spoilerne ikke betragtet som potentielle præstationsfremmere, blot enheder til at annullere destabiliserende og potentielt dødelige aerodynamiske løft). Gurney besluttede at prøve at tilføje en "spoiler" til den øverste bagkant af bagvingen. Enheden blev fremstillet og monteret på under en time, men Unsers testomgange med den modificerede vinge drejede i lige så dårlige tider. Da Unser var i stand til at tale med Gurney i fortrolighed, afslørede han, at omgangstiderne med den nye fløj blev bremset, fordi den nu producerede så meget downforce , at bilen var understyret . Det eneste, der var nødvendigt, var at balancere dette ved at tilføje downforce foran.

Unser indså værdien af ​​dette gennembrud med det samme og ønskede at skjule det for konkurrencen, herunder hans bror Al . Gurney havde ikke lyst til at gøre opmærksom på enhederne og forlod dem i det fri. For at skjule sin sande hensigt bedrog Gurney nysgerrige konkurrenter ved at fortælle dem, at den stumpede bagkant var beregnet til at forhindre personskade og skade, når man skubbede bilen i hånden. Nogle kopierede designet, og nogle af dem forsøgte endda at forbedre det ved at pege klappen nedad, hvilket faktisk skadede ydeevnen.

Gurney var i stand til at bruge enheden i racerløb i flere år, før dens sande formål blev kendt. Senere diskuterede han sine ideer med aerodynamikeren og vingedesigneren Bob Liebeck fra Douglas Aircraft Company . Liebeck testede enheden, som han senere kaldte "Gurney -flap" og bekræftede Gurney's field test -resultater ved hjælp af en 1,25% akkordklap på en Newman symmetrisk flyvefolie. Hans AIAA-papir fra 1976 (76-406) "On the design of subsonic airfoils for high lift" introducerede konceptet for aerodynamikken.

Gurney tildelte sine patentrettigheder til Douglas Aircraft, men enheden var ikke patenterbar, da den stort set lignede en bevægelig mikroflap, der blev patenteret af E. F. Zaparka i 1931, ti dage før Gurney blev født. Lignende enheder blev også testet af Gruschwitz og Schrenk og præsenteret i Berlin i 1932.

Teori om drift

Gurney flap forøger den maksimale opdriftskoefficient ( C L, max ), formindsker angrebsvinklen for nul Elevator (α 0 ), og forøger nosedown pitching øjeblik ( C M ), hvilket er konsistent med en stigning i camber af profilet . Det øger også typisk trækkoefficienten ( C d ), især ved lave angrebsvinkler, selvom der for tykke flyvebånd er rapporteret om en reduktion i træk. En nettofordel i det samlede løft-til-træk-forhold er mulig, hvis klappen er dimensioneret korrekt, baseret på grænselagets tykkelse.

Gurney -klappen øger løftet ved at ændre Kutta -tilstanden ved bagkanten. Kølvandet bag flappen er et par kontraroterende hvirvler, der skiftevis skurres i en von Kármán vortex-gade . Ud over disse spanwise hvirvler, der kaster sig bag klappen, bliver akkordvise hvirvler, der kaster fra foran klappen, vigtige ved høje angrebsvinkler .

Det øgede tryk på den nedre overflade foran klappen betyder, at den øvre overflades sugning kan reduceres, mens den samme løft produceres.

Helikopter applikationer

Dobbelt Gurney klapper på en Bell 222U helikopter

Gurney flaps har fundet bred anvendelse på helikopter horisontale stabilisatorer, fordi de opererer over en meget bred vifte af både positive og negative angrebsvinkler. I den ene ende, i en kraftig stigning, kan den negative angrebsvinkel for den vandrette stabilisator være så høj som -25 °; i den anden ende, ved autorotation , kan det være +15 °. Som følge heraf har mindst halvdelen af ​​alle moderne helikoptere bygget i Vesten dem i en eller anden form.

Gurney-klappen blev først påført Sikorsky S-76 B-varianten, da flyvetest viste, at den vandrette stabilisator fra den originale S-76 ikke gav tilstrækkelig løft. Ingeniører monterede en Gurney -klap på den omvendte NACA 2412 -folie for at løse problemet uden at redesigne stabilisatoren fra bunden. En Gurney -klap blev også monteret på Bell JetRanger for at rette et problem med indfaldsvinklen i designet, der var for svært at rette direkte.

Den Eurocopter AS355 Twinstar helikopter anvender en dobbelt Gurney flap at projekter fra begge overflader af lodrette stabilisator . Dette bruges til at afhjælpe et problem med liftomvendelse i tykke flyveprofilsektioner ved lave angrebsvinkler. Den dobbelte Gurney -flap reducerer den kontrolindgang, der kræves for at foretage overgangen fra svæver til fremadgående flyvning.

Se også

Referencer

eksterne links