O flap Gurney (em inglês Gurney Flap ou spoiler de vime ) é uma pequena tira instalada ao longo da borda de fuga de uma asa (ou aileron). É normalmente instalado no ângulo reto do gradiente de pressão no aerofólio e medindo 1 a 2% do comprimento da corda . Este apêndice aerodinâmico melhora o desempenho de um perfil simples a um nível equivalente ao de um perfil de alto desempenho com um design mais complexo.
O princípio de operação da aba é aumentar a pressão na superfície inferior e diminuir na superfície superior , ajudando a camada limite a ficar colada à superfície superior do bordo de ataque ao bordo de fuga .
Os flaps Gurney são comumente encontrados em corridas de automóveis , os planos horizontais de helicópteros ou aviões que requerem alta elevação, como aqueles em publicidade aérea .
O nome da aba Gurney vem do nome de seu inventor, o piloto americano Dan Gurney .
Os primeiros experimentos com o flap ocorreram no início dos anos 1970 e foram realizados pelo piloto Dan Gurney (que foi desafiado a fazê-lo por seu compatriota norte-americano Bobby Unser ), na forma de uma cantoneira de ferro rigidamente fixada no topo do bordo de fuga das asas traseiras de seus monopostos . Este equipamento foi instalado apontando para cima para aumentar a força descendente gerada pelo aileron, o que melhora a tração . Testes do dispositivo mostraram que ele proporciona um ganho de velocidade apreciável, seja nas retas ou nas curvas.
A primeira aplicação do flap data de 1971. Nessa época, Gurney havia se aposentado como piloto e dirigia sua própria equipe de corrida, a All American Racers . Durante os treinos no Phoenix International Raceway , seu motorista Bobby Unser reclamou do desempenho de seu carro. Para restaurar a confiança de seu piloto antes da corrida, Gurney relembrou os experimentos realizados na década de 1950 por certas equipes de automóveis em spoilers fixados na parte traseira da carroceria para neutralizar a elevação que erguia os carros (nesta fase de desenvolvimento, as barbatanas não foram vistas como dispositivos para melhorar o desempenho, mas dispositivos para neutralizar a ação desestabilizadora e potencialmente perigosa da sustentação aerodinâmica). Gurney decidiu adicionar um "spoiler" ao bordo de fuga da asa traseira. O retalho foi fabricado e instalado em menos de uma hora, mas não houve melhora nos tempos de volta durante os treinos subsequentes. Unser e Gurney discutiram o assunto juntos e Gurney percebeu que o carro estava desequilibrado e sofrendo uma grave subviragem devido à falta de força descendente na frente. O problema foi corrigido rapidamente com a adição de downforce na frente.
Unser percebeu imediatamente o valor da novidade e quis escondê-la da concorrência, inclusive de seu irmão Al . Para não chamar atenção para sua inovação, Gurney decidiu deixar tudo à vista. Para encobrir suas verdadeiras intenções, Gurney respondeu à curiosidade de seus concorrentes de que a mudança para a borda de fuga tinha como objetivo evitar ferimentos nas mãos dos mecânicos ao empurrar o carro com as mãos. Alguns desses concorrentes copiaram o conceito, enquanto outros até tentaram melhorá-lo apontando o controle deslizante para baixo, o que obviamente prejudicou o desempenho.
Gurney conseguiu usar seu dispositivo em competições por muitos anos antes que sua função exata fosse descoberta. Mais tarde, ele compartilhou suas idéias com o aerodinamicista e designer de asas Bob Liebeck (que na época trabalhava na Douglas Aircraft Company ). Liebeck realizou testes no novo dispositivo, que ele posteriormente chamou de "flap de Gurney", e confirmou os resultados empíricos de Gurney de um flap medindo 1,25% da corda de um perfil simétrico de asa de Newman. Ele revelou a inovação de Gurney em um artigo publicado em 1976 na revista científica AIAA Paper intitulado "On the design of subsonic airfoils for high lift". O flap Gurney é o primeiro desenvolvimento aerodinâmico resultante do automobilismo e posteriormente adotado pela indústria aeronáutica.
Gurney cedeu seus direitos de patente à Douglas Aircraft, mas o dispositivo não era patenteável porque era substancialmente semelhante ao microflap móvel patenteado por EF Zaparka em 1931, dez dias antes do nascimento de Gurnay. Gruschwitz e Schrenk também estudaram dispositivos semelhantes, apresentados em Berlim em 1932.
O Gurney Flap permite aumentar o coeficiente de sustentação (C L, max ), diminuir o ângulo de ataque em caso de sustentação zero (α 0 ) e aumentar o momento nariz para baixo (C M ), o que é consistente com o aumento da curvatura do perfil. Também tem o efeito de aumentar geralmente o coeficiente de arrasto (C d ), especialmente em ângulos de ataque baixos, embora uma diminuição no arrasto tenha sido relatada para perfis grossos. Uma melhoria geral acentuada na suavidade é possível se a aba for dimensionada adequadamente em função da espessura da camada limite .
O flap de Gurney aumenta a sustentação, alterando a condição de Kutta na borda de fuga . A esteira atrás da aba é um par de vórtices contra-rotativos que são alternadamente depositados em um beco de vórtices Karman . Além desses vórtices gerados ao longo da borda posterior atrás do flap, os vórtices gerados na frente do flap tornam-se cada vez mais proeminentes em ângulos de ataque elevados .
Aumentar a elevação na superfície inferior na frente da aba significa que o efeito de sucção da superfície superior pode ser reduzido enquanto produz a mesma elevação geral.
Os flaps Gurney são amplamente usados em estabilizadores horizontais em helicópteros, pois devem operar em uma ampla gama de ângulos de ataque, positivos e negativos. Em caso de subida rápida, a incidência do estabilizador horizontal pode ir até -25 °, e em situação de autorrotação , pode chegar a + 15 °. Isso explica por que os flaps de Gurney estão presentes de uma forma ou de outra em pelo menos metade dos helicópteros modernos construídos no Ocidente.
O flap Gurney foi usado pela primeira vez na variante B do Sikorsky S-76 (o S-76B), quando os testes de vôo revelaram que o estabilizador horizontal herdado do S-76 original não estava fornecendo sustentação. Os engenheiros adicionaram um flap Gurney ao perfil invertido NACA 2412 para resolver o problema sem redesenhar completamente o estabilizador. Um flap Gurney também foi instalado no Bell 206 JetRanger para corrigir um problema com o ângulo de ataque nos estabilizadores horizontais, que não podia ser corrigido diretamente.
O Eurocopter AS355 TwinStar usa um sistema duplo de abas Gurney, fixadas em ambos os lados da barbatana . Permite corrigir um problema de inversão da sustentação ao nível das seções mais grossas do perfil em condições de baixo ângulo de ataque. Este sistema facilita a transição entre o voo pairado e o voo horizontal.
Devido aos seus elementos estruturais combinados que criam muita força descendente, o Dallara Stradale está equipado com flaps Gurney invertidos que ajudam a manter o equilíbrio aerodinâmico.
"Esses dispositivos ajudaram a expandir a área de fluxo de ar cativo acima da barbatana, em comparação com um flap sem asa ( Esses dispositivos forneceram ano A área aumentada de fluxo anexado era a área de superfície da asa superior em relação à asa sem os flaps ) "
“Uma tecnologia candidata é o flap Gurney, que consiste em um pequeno controle deslizante, com altura de 1 a 2% do comprimento da corda do perfil, posicionado na borda de fuga, perpendicular à direção do fluxo de ar. ( Um candidato tecnologia é a aba Gurney, que consiste em uma pequena placa, da ordem de 1-2% da corda do aerofólio em altura, localizada na borda de fuga perpendicular ao lado da pressão do aerofólio. "
“ O piloto de carros de corrida Dan Gurney usou este flap para aumentar a força descendente e, portanto, melhorar a tração e as velocidades de mudança nas curvas obtidas das nadadeiras invertidas de seu monolugar ( o piloto Dan Gurney usou esse flap para aumentar a força descendente e, assim, a tração e as velocidades potenciais nas curvas geradas pelas asas invertidas de seus carros de corrida ). "
"... o derramamento intermitente de fluido recirculando na cavidade a montante do retalho, torna-se mais coerente com o aumento do ângulo de ataque ... A comparação do fluxo em torno das configurações do retalho 'preenchido' e 'aberto' sugeriu que [este] para uma parte significativa do incremento de aumento geral. "
" 'Assim que ficaram sozinhos, Unser explicou a Gurney que a traseira estava agora tão firmemente plantada que o carro estava empurrando mal (e saindo de direção), daí os tempos de volta ruins' ('Assim que Gurney confirmou que eles estavam sozinhos, Unser disse a ele que a traseira estava tão bem plantada que o carro estava empurrando (subvirando) mal, por isso os tempos de volta ruins '). "
“Liebeck afirmou que os testes de carros de corrida feitos por Dan Gurney mostraram que o veículo aumentou as velocidades nas curvas e em direto quando o flap foi instalado na asa traseira. "
“'Em me pedir para manter a calma. Você tem que deixar tudo em aberto. Não chame a atenção para eles '(' Dan me disse para relaxar. Deixe-os abertos. Não chame a atenção para eles. ') ”
“Esse engano foi tão bem-sucedido que alguns de seus concorrentes prenderam as abas projetadas para baixo para proteger melhor as mãos. "
“A Liebeck conduziu testes em túnel de vento sobre o efeito de um flap Gurney de 1,25% da altura da corda. Ele usou um aerofólio do tipo Newman, que tinha um nariz elíptico e uma cunha em linha reta para a seção traseira. "
“As primeiras investigações teóricas foram publicadas por Liebeck, que introduziu o conceito de dispositivos de vanguarda na aerodinâmica de aeronaves. "
“Os flaps Gurney já são conhecidos desde 1931, quando foram patenteados pela Zaparka (EUA). "
“Quando a anemometria de fio quente é usada, um componente tonal no espectro das flutuações de velocidade a jusante do flap de Gurney é mostrado. Isso aponta para a existência de uma rua de vórtice von Kármán. "
“ Escalar com força total é uma das fases mais críticas do vôo. O ângulo de ataque do estabilizador horizontal pode atingir o valor negativo de -25 °, enquanto na fase de autorrotação pode atingir + 15 ° ( uma das condições críticas de vôo é uma subida de alta potência. Ângulo de ataque do estabilizador horizontal pode ser tão alto quanto -25 °, enquanto na autorrotação pode ser + 15 ° . "