Gurney flap

The Gurney flap (or wickerbill) is a small tab projecting from the trailing edge of a wing. Typically it is set at a right angle to the pressure-side surface of the airfoil^[2] and projects 1% to 2% of the wing chord.^[3] This trailing edge device can improve the performance of a simple airfoil to nearly the same level as a complex high-performance design.^[4]

The device operates by increasing pressure on the pressure side, decreasing pressure on the suction side, and helping the boundary layer flow stay attached all the way to the trailing edge on the suction side of the airfoil.^[5] Common applications occur in auto racing, helicopterhorizontal stabilizers, and aircraft where high lift is essential, such as banner-towing airplanes.^[6]

It is named for its inventor and developer, American race car driver Dan Gurney.^[7][8]

The original application, pioneered by American automobile racing icon Dan Gurney (who was challenged to do so by fellow American racer Bobby Unser), was a right-angle piece of sheet metal, rigidly fixed to the top trailing edge of the rear wing on his open-wheel racing cars of the early 1970s. The device was installed pointing upward to increase downforce generated by the wing, improving traction.^[5] He field-tested it and found that it allowed a car to negotiate turns at higher speed, while also achieving higher speed in the straight sections of the track.^[9]

كان أول استخدام للرفرف في عام 1971، ^{[ 10 ]} بعد أن اعتزل جورني القيادة وبدأ بإدارة فريقه الخاص للسباقات بدوام كامل. كان سائقه، بوبي أونزر، يختبر سيارة جديدة من تصميم لين تيري باستخدام تقنيات CAD/CAM في حلبة فينيكس الدولية، ولم يكن راضيًا عن أداء السيارة على الحلبة. احتاج جورني إلى فعل شيء لاستعادة ثقة سائقه قبل السباق، وتذكر تجارب أجرتها بعض فرق السباق في الخمسينيات من القرن الماضي باستخدام جناح خلفي مثبت على الجزء الخلفي من هيكل السيارة لإلغاء قوة الرفع (في ذلك المستوى من التطوير، لم يكن يُنظر إلى الجناح الخلفي على أنه مُحسِّن محتمل للأداء، بل مجرد أداة لإلغاء قوة الرفع الديناميكية الهوائية التي تُزعزع استقرار السيارة والتي قد تكون قاتلة). قرر جورني تجربة إضافة "جناح خلفي" إلى الحافة الخلفية العلوية للجناح الخلفي. ^{[ 11 ]} تم تصنيع الجهاز وتركيبه في أقل من ساعة، لكن لفات أونزر التجريبية بالجناح المُعدَّل سجلت أوقاتًا سيئة بنفس القدر. عندما تمكن أونزر من التحدث إلى جورني سرًا، كشف له أن أزمنة اللفات مع الجناح الجديد قد تباطأت لأنه كان يُنتج قوة ضغط سفلية كبيرة جدًا لدرجة أن السيارة كانت تعاني من انزلاق أمامي . كل ما كان مطلوبًا هو موازنة ذلك عن طريق إضافة قوة ضغط سفلية في المقدمة. ^{[ 12 ]}

أدرك أونزر قيمة هذا الإنجاز فورًا، وأراد إخفاءه عن المنافسين، بمن فيهم شقيقه آل . ولتجنب لفت الأنظار إلى هذه الأجهزة، تركها غارني ظاهرة للعيان. ^{[ 13 ]} ولإخفاء نيته الحقيقية، خدع غارني المنافسين الفضوليين بإخبارهم أن الحافة الخلفية غير الحادة مصممة لمنع الإصابات والأضرار عند دفع السيارة يدويًا. قام البعض بنسخ التصميم، بل وحاول بعضهم تحسينه بتوجيه الجناح إلى الأسفل، مما أدى في الواقع إلى تراجع الأداء. ^{[ 14 ]}

تمكّن غارني من استخدام الجهاز في سباقات الطائرات لعدة سنوات قبل أن يُعرف الغرض الحقيقي منه. لاحقًا، ناقش أفكاره مع بوب ليبك ، خبير الديناميكا الهوائية ومصمم الأجنحة في شركة دوغلاس للطائرات . اختبر ليبك الجهاز، الذي أطلق عليه لاحقًا اسم "جناح غارني"، وأكد نتائج اختبارات غارني الميدانية باستخدام جناح بطول وتر 1.25% على جناح نيومان متناظر. ^{[ 15 ]} وقدّم غارني هذا المفهوم إلى مجتمع الديناميكا الهوائية في ورقته البحثية المقدمة إلى المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية (AIAA) عام 1976 (76-406) بعنوان "حول تصميم الأجنحة دون الصوتية للرفع العالي". ^{[ 16 ]}

تنازل غارني عن حقوق براءة اختراعه لشركة دوغلاس للطائرات، ^{[ 12 ]} لكن الجهاز لم يكن قابلاً للتسجيل كبراءة اختراع، لأنه كان مشابهاً إلى حد كبير لرفرف صغير متحرك حصل إي. إف  . زاباركا على براءة اختراعه عام 1931، أي قبل عشرة أيام من ولادة غارني. ^{[ 12 ] [ 17 ]} كما تم اختبار أجهزة مماثلة من قبل غروشويتز وشرينك ^{[ 18 ]} وعُرضت في برلين عام 1932. ^{[ 19 ]}

تزيد رفرفة جورني من معامل الرفع الأقصى ( CL _,max )، وتقلل زاوية الهجوم عند انعدام الرفع (α0 ₎ ، وتزيد من عزم الدوران نحو الأسفل ( CM ₎ ، وهو ما يتوافق مع زيادة تقوس الجنيح. ^{[ 5 ]} كما أنها تزيد عادةً من معامل السحب ( Cd ₎ ، ^{[ 20 ]} خاصةً عند زوايا الهجوم المنخفضة، ^{[ 21 ]} على الرغم من أنه تم الإبلاغ عن انخفاض في السحب للجنيحات السميكة. ^{[ 22 ]} ويمكن تحقيق فائدة صافية في نسبة الرفع إلى السحب الإجمالية إذا تم اختيار حجم الرفرفة بشكل مناسب، بناءً على سُمك الطبقة الحدية . ^{[ 23 ]}

تزيد رفرفة جورني من قوة الرفع عن طريق تغيير حالة كوتا عند الحافة الخلفية. ^{[ 5 ] [ 9 ]} يتكون أثر الدوامة خلف الرفرفة من زوج من الدوامات المتعاكسة الدوران التي تتشكل بالتناوب في سلسلة دوامات فون كارمان . ^{[ 24 ]} بالإضافة إلى هذه الدوامات الممتدة على طول الجناح والمتشكلة خلف الرفرفة، تصبح الدوامات الممتدة على طول وتر الجناح والمتشكلة من أمام الرفرفة ذات أهمية عند زوايا الهجوم العالية . ^{[ 6 ]}

يؤدي ازدياد الضغط على السطح السفلي أمام الجنيح إلى إمكانية تقليل قوة الشفط على السطح العلوي مع الحفاظ على نفس مستوى الرفع. ^{[ 24 ]}

تُستخدم رفارف جورني على نطاق واسع في المثبتات الأفقية للمروحيات، نظرًا لقدرتها على العمل ضمن نطاق واسع جدًا من زوايا الهجوم، سواءً الموجبة أو السالبة. ففي حالة الصعود السريع، قد تصل زاوية الهجوم السالبة للمثبت الأفقي إلى -25 درجة؛ بينما في حالة الدوران الذاتي ، قد تصل إلى +15 درجة. ونتيجةً لذلك، فإن نصف المروحيات الحديثة المصنعة في الغرب على الأقل مزودة بها بشكل أو بآخر. ^{[ 25 ]}

تم تطبيق رفرف جورني لأول مرة على طائرة سيكورسكي إس-76 بي، ^{[ 14 ]} عندما كشفت اختبارات الطيران أن المثبت الأفقي في طائرة إس-76 الأصلية لا يوفر قوة رفع كافية. قام المهندسون بتركيب رفرف جورني على الجناح المقلوب NACA 2412 لحل المشكلة دون إعادة تصميم المثبت من الصفر. ^{[ 14 ]} كما تم تركيب رفرف جورني على طائرة بيل جيت رينجر لتصحيح مشكلة زاوية الهجوم في التصميم التي كان من الصعب تصحيحها مباشرة. ^{[ 14 ] [ 25 ]}

تستخدم مروحية يوروكوبتر AS355 توين ستار رفرف جورني مزدوج يمتد من كلا سطحي المثبت الرأسي . يُستخدم هذا الرفرف لتصحيح مشكلة انعكاس الرفع في مقاطع الجناح السميكة عند زوايا الهجوم المنخفضة. ^{[ 14 ]} يقلل رفرف جورني المزدوج من مدخلات التحكم المطلوبة للانتقال من وضع التحليق الثابت إلى الطيران الأمامي. ^{[ 25 ]}

• ارفع (قوة)

• براءة الاختراع الأمريكية رقم Re19412، براءة اختراع زاباركا الأصلية لعام 1935
• كاموكاردي، موريسيو إي. (26 أبريل 2012). "التحكم في التدفق حول النمط الذي يبحث عن ملفات تعريف الديناميكية الهوائية من خلال تنفيذ اللوحات الصغيرة Gurney" . الجامعة الوطنية دي لا بلاتا: Tesis de Doctorado : 111. doi : 10.35537/10915/18178 . تم الاسترجاع 28 أبريل 2014 .