Hvilke særlige håndteringsegenskaber eller teknikker har biplaner?

Kort svar:

Til afklaring: Ækvivalens mellem biplan og monoplan betyder end begge har samme fløjområde og samme motor. Derefter er de vigtigste forskelle i manøvrering :

• Biplanen har bedre rulleacceleration end en ækvivalent monoplan.
• Biplanen har en højere rullehastighed end en ækvivalent monoplan ved de samme hastigheder.
• Al biplanflyvning finder sted ved lavere hastigheder, hvilket resulterer i et lavere pladsbehov for alle manøvrer. Dette betyder også, at træghedseffekter er mindre markante: Når man trækker op, er der mindre kinetisk energi til rådighed til klatring, så (for eksempel) hammerhoveddrejninger ender med mindre højdeforøgelse.

Forskelle i håndtering af : Biplanen har

• lavere aileron-kræfter for den samme rullehastighed på samme hastighed
• lettere kontrolkræfter generelt på grund af lavere flyvehastighed

Forskelle i ydeevne :

• kortere start- og landingsafstande
• en lavere standhastighed
• en meget lavere maksimal hastighed
• en lavere optimal hastighed og rækkevidde
• et lavere effektbehov på grund af de lavere flyvehastigheder, eller hvis begge bruger den samme motor, et bedre effekt / vægt-forhold

sammenlignet med en ækvivalent monoplan. Disse forskelle er mest markante, hvis flyet kun bærer piloten og ikke meget nyttelast.

Flyveteknikker er de samme som for monoplaner. Indirekte skyldes forskelle sandsynligvis forskelle i design. Eksempel: Få biplaner tjener på at have et udtrækkeligt landingsudstyr, mens gearretraktion giver mening for monoplaner med højere belastning (installeret effekt i forhold til vingeareal).

Forklaring

Biplaner har to store forskelle:

• Mindre vingespænd ved det samme vingeareal og
• Wire-afstivning resulterer i meget lette biplane vinger.

mindre spændvidde reducerer rulledæmpning og rulleinerti, så en biplan vil accelerere i en rulle hurtigere end en tilsvarende monoplan og nå en højere rullehastighed. Dette er den største forskel i manøvrering.

Det mindre vingespænd resulterer i mere induceret træk, hvis begge har samme masse og samme hastighed. Med trådafstivning er denne tilstand urealistisk, og en tilsvarende biplan vil være meget lettere. Hvis strukturen er en væsentlig del af flyets masse (dette er typisk for aerobatiske fly), kan resultatet let blive mindre induceret træk på trods af det lavere spændvidde og også lavere vingebelastning. Dette betyder igen, at begge flyver ved forskellige hastigheder: Biplanen vil være i stand til at flyve meget langsommere, men afstivningens aerodynamiske træk begrænser den til lave hastigheder. Dette betyder også, at inerti-effekter er mindre markante: Den lavere masse og biplanens lavere hastighed kombinerer en markant forskel med den tilsvarende monoplan.

For aerobatiske skærme er dette ideelt: Al handling finder sted tæt på publikum, og biplanen har brug for et meget mindre område til alle manøvrer end en tilsvarende, men tungere monoplan. Ulempen er lav maksimal hastighed og lav rækkevidde.

En anden forskel i ydeevne er meget kortere start- og landingsafstande på grund af den nedre vingebelastning, hvilket resulterer i en lavere standhastighed. Den optimale udholdenheds- og optimale rækkeviddehastighed er også lavere end en tilsvarende monopol, så al biplanflyvning sker ved lavere hastigheder, hvilket er gavnligt for træningsfly.

Da kontrolkræfter er proportionale med dynamisk tryk, en biplan vil have lavere kontrolkræfter end en tilsvarende monoplan. Her betyder ækvivalens også, at den relative akkord for alle kontrolflader er den samme. I virkeligheden vælger en god designer en højere relativ akkord til biplanens kontrolflader for at sikre, at kontrolkræfter er over deres krævede minimum.

De tidlige års tunge, upålidelige motorer gjorde biplanes til det ideelle måde at tage luften på. Når motorer blev mere kraftfulde og tillod højere nyttelast, blev monoplan bedre egnet til at transportere passagerer og gods ved højere hastigheder og over længere afstande.

Kommentarer

• hvor meget af disse fordele kan tilskrives den lavere vægt af biplaner kontra enfløjede flyvemaskiner, for det samme vingeareal? bortset fra box-dragekonstruktionen har de fleste biplaner stofvinger versus metalskind og træ- eller metalbjælker i enkeltvingede plan, hvilket gør dem meget lettere.
• @rbp: Ækvivalens betyder, at begge skal bruge de samme materialer og processer. Med det lavere dynamiske tryk på biplaner har de mindre problemer med blafrende og vindstød, så det er muligt at bui ld dem af træ og stof. Nu er begge ikke længere ækvivalente, som med det udstyr, der kan trækkes tilbage, som jeg brugte som et eksempel. Optimering af hver betyder at miste grundlaget for en rimelig sammenligning. Når man sammenligner optimerede designs, udnytter biplanen det lette vingedesign for også at spare vægt i alle andre dele. I sidste ende er alt dette virkelig en konsekvens af kite-dragekonstruktionen.
• ” det lavere dynamiske tryk på biplaner, de har mindre problemer med flagren og vindstødet belastninger ” kan du forbedre svaret for at citere en reference? eller måske forklare bedre hvorfor?
• @rbp: Både hastighed og dynamisk tryk er faktorer, der flagrer. Hastigheden bestemmer frekvensen af aerodynamiske svingninger, og det dynamiske tryk bestemmer, hvor meget energi der er involveret. Svingninger må ikke have lignende frekvenser end strukturelle egenmoder for at undgå flagren, og en lavere hastighed betyder mindre strukturel stivhed er nødvendig for at sikre dette. Stødbelastninger er igen proportionale med begge, og højere flyvehastighed producerer stejlere gradienter af kraftændringer, og selve kraftændringen er proportional med dynamisk tryk. meget lig en biplanfløj.

I en nøddeskal er fordele og ulemper er:

Fordele

• Biplanes (eller triplaner ) kan normalt løfte op til 20% mere end en monoplan af samme størrelse med samme vingefang. En biplan vil derfor typisk have en kortere vingefang end den tilsvarende monoplan, hvilket har tendens til at give større manøvredygtighed.
• Stivere og wireafstivning af en typisk biplan danner en boksbjælke . Især når det er opdelt i bugter, tillader dette en meget let, men stærk og stiv vingestruktur. Dette gør det muligt for en biplan at flyve med meget lidt magt …

Ulemper

• Hver vinge interfererer negativt med den andens aerodynamik, hvilket kræver større samlet overfladeareal for at producere den samme lift som den tilsvarende monoplan.
• En biplan producerer typisk også mere træk end en monoplan, især når hastigheden stiger.

Teknologiske fremskridt

I de tidlige dage (1900-1930erne) var den største fordel ved biplaner at have dobbelt overfladeareal og en stiv struktur, der understøtter vingerne. Men på nuværende tidspunkt gjorde højstyrke kulfiberforstærket plast det muligt at bygge vinger med meget højt sideforhold uden nogen (eller lidt) ekstern støtte. Med fremkomsten af stål, derefter aluminiums luftrammer, var de tidligere overvejelser stumme, og monoplaner er blevet mere almindelige end biplaner.

NASA har en historisk diskussion om disse.

Kommentarer

• Hvad mener du med det andet fordelingspunkt? Hvordan påvirker boksbjælkens struktur magt (ud over at øge den, fordi den har højere træk)?
• @ JanHudec Jeg ‘ indsatte ikke hele forklaringen fra Wikipedia, men har gjort det nu. Hvis du mener, at det stadig ikke ‘ ikke præciserer punktet, så lad mig det vide, og jeg ‘ vil opdatere det.
• Det sker ikke ‘ t. Fordi det ikke ‘ heller ikke giver mening på Wikipedia. Boxbjælken gør det muligt at bygge det af svagere materiale. Men det har større træk og kræver derfor mere motorkraft ved alle hastigheder.
• @PeterK ä mpf: faktisk så langsomt, at en Antonov 2 angiveligt ikke ‘ har ikke en officiel standhastighed. Hvis du flyver langsomt nok, kommer du ‘ bare ned med det som med en faldskærm.
• @JanHudec: Induceret træk er også proportional med løft, og en lettere fly kræver mindre af det. Igen vil en lille hastighedsforskel allerede gøre en stor forskel i kraft.

Biplaner håndteres som mursten . De mister højden hurtigere ved lav hastighed, og de er meget lettere at stoppe. De har mere træk og vil lettere komme ind i et spin. De er meget mere modtagelige for krydsvind end monoplaner og kan derfor kun tage af og lande under relativt moderate forhold, da de let kan vende om.

Fordelen, de har, er at de kan dreje meget hurtigere end en monoplan, så de bruges i dag hovedsageligt til akrobatik, som Pitts Specials.

Under krigen var piloter, der fløj Fairey, sværdfisk og ildfluer i stor fare fra de meget hurtigere Bf109s. De ville flygte ved at styrte ned til havet i et virtuelt frit fald og derefter trække sig ud i sidste øjeblik. Enhver Messerschmidt-pilot, der er dum nok til at følge dem i denne manøvre, ville flyve deres sidste mission.

Der er ingen principiel forskel under håndtering. Begge har det samme sæt kontrolflader, og stabilitet opnås ved hjælp af de samme metoder, så piloteringsteknikkerne er de samme. Der vil normalt være forskel i ydeevne. Biplaner mister hastighed hurtigere, men er lidt mere manøvredygtige.

Den største fordel ved biplan er, at den kan bygges med mindre stærke materialer, fordi vingerne er kortere, og boksbjælkerens afstivende struktur fordeler belastningerne meget godt . Dette betød ofte lavere vægt, som opvejer den øgede træk.

Den største ulempe ved biplan er, at kortere vingefang betyder lavere billedformat og derfor højere induceret træk, som dominerer ved lav hastighed, og det større frontale område og overflade område (interferens mellem vingerne betyder, at de er mindre effektive, end de ville være uafhængigt) betyder højere træk i form, som dominerer ved høj hastighed. Så en biplan har brug for en stærkere motor til den samme vægt og vil ikke glide så langt, hvis motoren svigter.

Før cantilever (uden afstivning) vinger blev udviklet, tillod afstivningen ikke monoplaner at nå så meget lavere træk og deres højere vægt annullerede den lille aerodynamiske fordel, de havde, så biplaner dominerede. Med cantilever-vinger blev den aerodynamiske fordel ved monoplaner vigtigere, og biplaner forsvandt næsten.

Et par aerobatiske biplaner (som de berømte Pitts SC1) forblev, sandsynligvis fordi de med kortere vingespænd har lavere inertimoment i rulle og derfor ruller lettere.

Biplaner har typisk højere vingearealer til fly i samme størrelse. Jeg husker, at jeg biplan, som jeg tog en tur i, styrtede ikke time senere, fordi han i en kort finale fik et vindkast og endte med hovedet på landingsbanen!

(Alle var okay, men du glemmer aldrig, at dåsen kan hænge af en cykellyd fra et flystyrt.)

Kommentarer

• Under første verdenskrig var Fokker Triplane virkelig manøvredygtig. < acepilots.com/wwi/fokker_triplane.html > ” Utvivlsomt den mest berømte fighter under 1. verdenskrig, Fokker Dr I var en åbenbaring, da den trådte i tjeneste på vestfronten i 1917. Manfred von Richthofens JG 1 var den første Jasta, der fuldstændigt genudstyr med den nye fighter, og i de dygtige hænder på dens mange ess viste Dr I sig en formidabel modstander. Dr I forblev i tjeneste på Vestfronten, indtil den blev erstattet af den overlegne Fokker D VII i maj 1918. …
• Bare få uger før dette var Tysklands førende ess, den store Red Baron , var blevet dræbt under kontrol af en dr. I. Det revolutionære triplandesign, der blev vedtaget af Fokker, var inspireret af det lige så succesrige Sopwiths Triplane, og selvom det er bygget i bemærkelsesværdigt få tal, har Fokker Triplane-legenden gjort det til det mest kendte fly at komme ud fra Verdenskrig 1. ”
• Ooh, og briterne havde også et triplan.Det virker også meget effektivt, selvom det ikke er så kendt som Fokker Triplane < thevintageaviator.co.nz/projects/sopwith-triplane / … > Billede < thevintageaviator.co.nz/sites/default/files/styles/… >
• Fokker Triplane-billede < plane-encyclopedia.com/wp-content/uploads/2016/06/… > Arrgh, link vandt ‘ t arbejde … Men hvis det indsættes i en browser vil det …