Quelles sont les caractéristiques ou techniques de manipulation spéciales des biplans?

Réponse courte:

Pour clarification: léquivalence entre biplan et monoplan signifie que les deux ont la même surface daile et le même moteur. Ensuite, les principales différences de manœuvre sont:

• Le biplan a une meilleure accélération de roulis qu’un monoplan équivalent.
• Le biplan a un taux de roulis plus élevé quun monoplan équivalent à la même vitesse.
• Tous les vols en biplan se déroulent à des vitesses inférieures, ce qui réduit lespace requis pour tous manœuvres. Cela signifie également que les effets dinertie sont moins prononcés: lors de la remontée, il y a moins dénergie cinétique disponible pour lescalade, donc (par exemple) les virages en tête de marteau se termineront par un gain daltitude moindre.

Différences de maniement : Le biplan a

• des forces daileron inférieures pour le même taux de roulis au même vitesse
• forces de contrôle plus légères dans lensemble en raison de la vitesse de vol plus faible

Différences de performances :

• des distances de décollage et datterrissage plus courtes
• une vitesse de décrochage plus faible
• une vitesse maximale beaucoup plus faible
• une vitesse de croisière et une autonomie optimales inférieures
• une puissance requise inférieure en raison des vitesses de vol plus faibles, ou si les deux utilisent le même moteur, un meilleur rapport puissance / poids

par rapport à un monoplan équivalent. Ces différences sont plus prononcées si lavion ne transporte que le pilote et peu de charge utile.

Les techniques de vol sont les mêmes que pour les monoplans. Indirectement, les différences sont probablement dues à des différences de conception. Exemple: peu de biplans profitent dun train datterrissage rétractable alors que la rétraction du train est logique pour les monoplans avec une charge de puissance plus élevée (puissance installée par rapport à la surface de laile).

Explication

Les biplans ont deux principaux différences:

• Une plus petite envergure de laile dans la même zone de laile, et
• Le contreventement en fil donne des ailes de biplan très légères.

Le une portée plus petite réduit lamortissement du roulis et linertie du roulis, de sorte quun biplan accélérera en roulis plus rapidement quun monoplan équivalent et atteindra un taux de roulis plus élevé. Cest la principale différence de manœuvre.

La plus petite envergure des ailes entraîne une traînée plus induite si les deux ont la même masse et la même vitesse. Avec le contreventement, cette condition est irréaliste et un biplan équivalent sera beaucoup plus léger. Si la structure constitue une partie substantielle de la masse de l’aéronef (ce qui est typique des avions de voltige), le résultat peut facilement être moins de traînée induite, malgré la portée inférieure, et également une charge alaire plus faible. Cela signifie que les deux volent à vitesses différentes: le biplan pourra voler beaucoup plus lentement, mais la traînée aérodynamique du contreventement le limitera à des vitesses faibles. Cela signifie également que les effets dinertie sont moins prononcés: La masse inférieure et vitesse inférieure du biplan se combinent pour une différence marquée par rapport au monoplan équivalent.

Pour les spectacles de voltige, cest idéal: toute action se déroule à proximité du public, et le biplan aura besoin dune zone beaucoup plus petite pour toutes les manœuvres quun monoplan équivalent, mais plus lourd.Linconvénient est une faible vitesse maximale et une faible portée.

Les distances de décollage et datterrissage beaucoup plus courtes sont une autre différence de performance en raison de la charge alaire inférieure, ce qui entraîne une vitesse de décrochage plus faible. Lendurance optimale et les vitesses de portée optimales sont également inférieures à celles dun monoplan équivalent, de sorte que tous les vols en biplan se produisent à des vitesses inférieures, ce qui est bénéfique pour les avions dentraînement.

Les forces de contrôle étant proportionnelles à la pression dynamique, un biplan aura des forces de contrôle inférieures à celles dun monoplan équivalent. Ici, léquivalence signifie également que laccord relatif de toutes les surfaces de contrôle est le même. En réalité, un bon concepteur sélectionnera une corde relative plus élevée pour les surfaces de contrôle du biplan afin de sassurer que les forces de contrôle sont au-dessus de leur minimum requis.

Les moteurs lourds et peu fiables des premières années ont fait des biplans lidéal Une fois que les moteurs sont devenus plus puissants et ont permis des charges utiles plus élevées, le monoplan est devenu plus adapté au transport de passagers et de marchandises à des vitesses plus élevées et sur de plus longues distances.

Commentaires

• Dans quelle mesure ces avantages peuvent-ils être attribués au poids plus léger des biplans par rapport aux avions à une seule aile, pour la même surface daile? Mis à part la construction du kite box, la plupart des biplans ont des ailes en tissu, par rapport à une peau métallique et des longerons en bois ou en métal des avions à une seule aile, ce qui les rend beaucoup plus légers.
• @rbp: Léquivalence signifie que les deux doivent utiliser les mêmes matériaux et procédés. Avec la pression dynamique plus faible des biplans, ils ont moins de problèmes avec des charges de scintillement et de rafale, il est donc possible de bui ld eux de bois et de tissu. Maintenant, les deux ne sont plus équivalents, comme avec la capacité denroulement des engrenages que jai utilisée comme exemple. Optimiser chacun signifiera perdre la base dune comparaison équitable. Lorsque les conceptions optimisées sont comparées, le biplan tirera parti de la conception légère de laile pour également économiser du poids dans toutes les autres pièces. Au final, tout cela est vraiment une conséquence de la construction du kite box.
•  » la pression dynamique plus faible des biplans, ils ont moins de problème de flottement et de rafale charges  » pouvez-vous améliorer la réponse pour citer une référence? ou peut-être mieux expliquer pourquoi?
• @rbp: La vitesse et la pression dynamique sont des facteurs de flottement. La vitesse détermine la fréquence des oscillations aérodynamiques et la pression dynamique détermine la quantité dénergie impliquée. Les oscillations ne doivent pas avoir des fréquences similaires à celles des modes propres structurels pour éviter le flottement, et une vitesse inférieure signifie moins de rigidité structurelle est nécessaire pour assurer cela. Les charges de rafale sont à nouveau proportionnelles aux deux, et une vitesse de vol plus élevée produit des gradients de changement de force plus raides, et le changement de force lui-même est proportionnel à la pression dynamique.
• @BrianDrummond: Cela aide beaucoup et rend laile unique structurellement très similaire à une aile de biplan.

En un mot, le avantages et inconvénients sont:

Avantages

• Les biplans (ou triplanes ) peuvent généralement soulever jusquà 20% de plus quun monoplan de taille similaire et denvergure similaire. Un biplan aura donc généralement une envergure plus courte que le monoplan équivalent, ce qui tend à offrir une plus grande maniabilité.
• Les entretoises et les renforts métalliques dun biplan typique forment un poutre caisson . Particulièrement divisée en baies, cela permet une structure daile très légère mais solide et rigide. Cela permet à un biplan de voler avec très peu de puissance …

Inconvénients

• Chaque aile interfère négativement avec laérodynamique de lautre, nécessitant une plus grande surface totale pour produire la même portance que le monoplan équivalent.
• Un biplan produit généralement plus de traînée que un monoplan, dautant plus que la vitesse augmente.

Progrès technologiques

Au début (1900-1930), le plus grand avantage des biplans était davoir deux fois la surface et une structure rigide pour soutenir les ailes. Mais à lheure actuelle, les plastiques renforcés de fibres de carbone à haute résistance permettaient de construire des ailes à très haut rapport hauteur / largeur sans aucun (ou peu) support externe. Avec lavènement de lacier, puis des cadres pneumatiques en aluminium, les considérations précédentes étaient muettes et les monoplans sont devenus plus courants que les biplans.

La NASA a une discussion à ce sujet.

Commentaires

• Quentendez-vous par le deuxième avantage? Comment la structure de la poutre-caisson affecte-t-elle la puissance (au-delà de son augmentation car elle a une traînée plus élevée)?
• @JanHudec Jai ‘ coller toute lexplication de Wikipédia, mais je lai fait maintenant. Si vous pensez que cela ne clarifie toujours pas ‘ t ce point, merci de me le faire savoir et je ‘ le mettrai à jour.
• Cela ne ‘ t. Parce que cela na ‘ pas de sens sur Wikipédia non plus. La poutre caisson permet de la construire à partir de matériaux plus faibles. Mais il a une traînée plus importante, et nécessite donc plus de puissance moteur, à tous les régimes.
• @PeterK ä mpf: en effet, si lentement qu’un Antonov 2 ne le ferait pas ‘ t avoir une vitesse de décrochage officielle. Si vous volez assez lentement, vous ‘ descendrez avec lui comme avec un parachute.
• @JanHudec: La traînée induite est également proportionnelle à la portance, et un poids plus léger lavion en nécessite moins. Encore une fois, une petite différence de vitesse fera déjà une grande différence de puissance.

Les biplans se comportent comme des briques . Ils perdent de laltitude plus rapidement à basse vitesse et sont beaucoup plus faciles à décrocher. Ils ont plus de traînée et entreront plus facilement dans une vrille. Ils sont beaucoup plus sensibles aux vents traversiers que les monoplans et ne peuvent donc décoller et atterrir que dans des conditions relativement modérées, car ils se retourneront facilement.

Lavantage quils ont est quils peuvent tourner beaucoup plus rapidement que un monoplan, ils sont donc aujourdhui principalement utilisés pour les acrobaties, comme les Pitts Specials.

Pendant la guerre, les pilotes volant Fairey Swordfishes et Fireflies étaient en grand danger à cause des Bf109 beaucoup plus rapides. Ils séchapperaient en plongeant dans locéan en chute libre virtuelle puis en se retirant au dernier moment. Tout pilote de Messerschmidt assez stupide pour les suivre dans cette manœuvre effectuerait sa dernière mission.

Il ny a pas de différence principale en manipulant. Les deux ont le même ensemble de gouvernes et la stabilité est obtenue en utilisant les mêmes méthodes, donc les techniques de pilotage sont les mêmes. Il y aura généralement des différences de performances. Les biplans perdent de la vitesse plus rapidement, mais sont légèrement plus maniables.

Le principal avantage du biplan est quil peut être construit avec des matériaux moins solides, car les ailes sont plus courtes et la structure de contreventement de la poutre-caisson répartit très bien les charges . Cela signifiait souvent un poids plus faible qui compensait laugmentation de la traînée.

Le principal inconvénient du biplan est quune envergure plus courte signifie un rapport daspect inférieur et donc une traînée induite plus élevée, qui domine à basse vitesse, et une plus grande surface frontale et surface zone (linterférence entre les ailes signifie quelles sont moins efficaces quelles ne le seraient indépendamment) signifie une traînée de forme plus élevée, qui domine à grande vitesse. Donc, un biplan a besoin dun moteur plus puissant pour le même poids et ne glissera pas aussi loin en cas de panne du moteur.

Avant que les ailes en porte-à-faux (sans contreventement) ne soient développées, les contreventements ne permettaient pas aux monoplans datteindre autant la traînée plus faible et leur poids plus élevé annulaient le petit avantage aérodynamique quils avaient, donc les biplans dominaient. Avec les ailes en porte-à-faux, lavantage aérodynamique des monoplans est devenu plus important et les biplans ont presque disparu.

Quelques biplans acrobatiques (comme les fameux Pitts SC1) est resté, très probablement parce quavec une envergure plus courte, ils ont un moment dinertie plus faible en roulis et donc roulent un peu plus facilement.

Les biplans ont généralement des ailes plus hautes pour les avions de même taille. Je me souviens que mon biplan dans lequel jai fait un tour sest écrasé pas une heure plus tard parce quen courte finale, il a attrapé une rafale de vent et sest retrouvé à lenvers sur la piste!

(Tout le monde allait bien, mais on noublie jamais que la boîte de conserve pendait un bruit de vélo dun accident davion.)

Commentaires

• Pendant la Première Guerre mondiale, le Fokker Triplane était vraiment maniable. < acepilots.com/wwi/fokker_triplane.html >  » Sans aucun doute le combattant le plus célèbre de la Première Guerre mondiale, le Fokker Dr I fut une révélation lorsquil entra en service sur le front ouest en 1917. Le JG 1 de Manfred von Richthofen fut le premier Jasta à avoir complètement rééquipez-vous avec le nouveau combattant, et dans les mains habiles de ses nombreux as, le Dr I sest révélé un adversaire redoutable. Le Dr I est resté en service sur le front occidental jusquà son remplacement par le supérieur Fokker D VII en mai 1918. …
• Quelques semaines auparavant, cependant, las de premier plan de lAllemagne, le grand «Baron Rouge» , avait été tué aux commandes dun Dr I. La conception révolutionnaire du triplan adopté par Fokker a été inspirée par le tout aussi réussi Triplane de Sopwith, et bien que construit en nombre remarquablement petit, le Fokker Triplane légende en a fait lavion le plus connu à émerger. Première guerre mondiale.  »
• Ooh, et les Britanniques avaient aussi un Triplan.Il semble également très efficace, mais pas aussi connu que le Triplan Fokker < thevintageaviator.co.nz/projects/sopwith-triplane / … > Image < thevintageaviator.co.nz/sites/default/files/styles/… >
• Image du triplan Fokker < plane-encyclopedia.com/wp-content/uploads/2016/06/… > Arrgh, le lien ne fonctionne pas ‘ t … Mais sil est collé dans un navigateur, il va …