Quali caratteristiche o tecniche di manovra speciali hanno i biplani?

Risposta breve:

Per chiarimenti: lequivalenza tra biplano e monoplano significa che entrambi hanno la stessa area alare e lo stesso motore. Quindi le differenze di manovra sono:

• Il biplano ha unaccelerazione di rollio migliore di un monoplano equivalente.
• Il biplano ha una velocità di rollio maggiore rispetto a un monoplano equivalente alle stesse velocità.
• Tutti i voli con biplano avvengono a velocità inferiori, con conseguente minore spazio necessario per tutti manovre. Ciò significa anche che gli effetti inerziali sono meno pronunciati: quando si tira su, cè meno energia cinetica disponibile per larrampicata, quindi (ad esempio) le virate a testa di martello finiranno con un minor dislivello.

Differenze di manovrabilità : il biplano ha

• forze degli alettoni inferiori per la stessa velocità di rollio allo stesso velocità
• forze di controllo più leggere in generale a causa della velocità di volo inferiore

Differenze di prestazioni :

• distanze di decollo e atterraggio più brevi
• una velocità di stallo inferiore
• una velocità massima molto più bassa
• una velocità di crociera e unautonomia ottimali inferiori
• un requisito di potenza inferiore a causa delle velocità di volo inferiori, o se entrambi utilizzano lo stesso motore, un migliore rapporto peso / potenza

rispetto a un monoplano equivalente. Queste differenze sono più evidenti se laereo trasporta solo il pilota e non molto carico utile.

Le tecniche di volo sono le stesse dei monoplani. Indirettamente, le differenze sono probabilmente dovute a differenze nel design. Esempio: pochi biplani traggono profitto dallavere un carrello di atterraggio retrattile, mentre la retrazione del carrello ha senso per i monoplani con un carico di potenza maggiore (potenza installata rispetto allarea alare).

Spiegazione

I biplani hanno due principali differenze:

• Apertura alare più piccola nella stessa area alare e
• Il rinforzo del filo si traduce in ali di biplano molto leggere.

minore span riduce lo smorzamento del rollio e linerzia del rollio, quindi un biplano accelera in un roll più rapidamente di un monoplano equivalente e raggiungerà una velocità di rollio più elevata. Questa è la principale differenza nelle manovre.

Lapertura alare più piccola si traduce in una maggiore resistenza indotta se entrambi hanno la stessa massa e la stessa velocità. Con il rinforzo del filo, questa condizione non è realistica e un biplano equivalente sarà molto più leggero. Se la struttura è una parte sostanziale della massa del velivolo (questo è tipico degli aeroplani acrobatici), il risultato può essere facilmente una minore resistenza indotta, nonostante la campata inferiore, e anche un carico alare inferiore. Ciò a sua volta significa che entrambi volano a velocità diverse: il biplano sarà in grado di volare molto più lentamente, ma la resistenza aerodinamica del rinforzo lo limiterà alle basse velocità. Ciò significa anche che gli effetti inerziali sono meno pronunciati: la massa inferiore e velocità inferiore del biplano si combinano per una netta differenza rispetto al monoplano equivalente.

Per le esibizioni acrobatiche questo è lideale: tutte le azioni si svolgono vicino al pubblico, e il biplano avrà bisogno di unarea molto più piccola per tutte le manovre rispetto a un monoplano equivalente, ma più pesante. Gli svantaggi sono la bassa velocità massima e la bassa portata.

Unaltra differenza nelle prestazioni sono le distanze di decollo e atterraggio molto più brevi a causa del carico alare inferiore, che si traduce in una velocità di stallo inferiore. Anche la resistenza ottimale e le velocità di portata ottimale sono inferiori a quelle di un monoplano equivalente, quindi tutto il volo su biplano avviene a velocità inferiori, il che è vantaggioso per gli aerei da addestramento.

Poiché le forze di controllo sono proporzionali alla pressione dinamica, un biplano avrà forze di controllo inferiori rispetto a un monoplano equivalente. Qui equivalenza significa anche che laccordo relativo di tutte le superfici di controllo è lo stesso. In realtà, un buon progettista selezionerà un accordo relativo più alto per le superfici di controllo del biplano per garantire che le forze di controllo siano al di sopra del minimo richiesto.

I motori pesanti e inaffidabili dei primi anni rendevano i biplani lideale modo di prendere il volo. Una volta che i motori sono diventati più potenti e hanno consentito carichi utili più elevati, il monoplano è diventato più adatto al trasporto di passeggeri e merci a velocità più elevate e su distanze più lunghe.

Commenti

• quanti di questi vantaggi possono essere attribuiti al peso più leggero dei biplani rispetto agli aeroplani ad ala singola, per la stessa area alare? A parte la costruzione dellaquilone, la maggior parte dei biplani ha ali in tessuto, rispetto alla pelle di metallo e longheroni in legno o metallo di aerei ad ala singola, rendendoli molto più leggeri.
• @rbp: equivalenza significa che entrambi dovrebbero utilizzare gli stessi materiali e processi. Con la pressione dinamica inferiore dei biplani, hanno meno problemi con sbattimenti e raffiche di vento, quindi è possibile costruire Li ho di legno e tessuto. Ora entrambi non sono più equivalenti, come con il carrello retrattile che ho usato come esempio. Ottimizzarli significa perdere le basi per un confronto equo. Quando vengono confrontati i design ottimizzati, il biplano sfrutterà il design dellala leggero per risparmiare peso anche in tutte le altre parti. Alla fine, tutto questo è davvero una conseguenza della costruzione del box kite.
• ” la pressione dinamica più bassa dei biplani, hanno meno problemi con flutter e raffica carichi ” puoi migliorare la risposta citando un riferimento? o forse spiegare meglio il motivo?
• @rbp: Sia la velocità che la pressione dinamica sono fattori in balia. La velocità determina la frequenza delle oscillazioni aerodinamiche e la pressione dinamica determina quanta energia è coinvolta. Le oscillazioni non devono avere frequenze simili a quelle degli eigenmode strutturali per evitare il flutter, e una velocità inferiore significa che è necessaria una minore rigidità strutturale per garantire ciò. I carichi di raffica sono ancora proporzionali a entrambi e una maggiore velocità di volo produce gradienti più ripidi di variazioni di forza, e la stessa variazione di forza è proporzionale alla pressione dinamica.
• @BrianDrummond: Questo aiuta molto e rende strutturalmente la singola ala molto simile a unala di un biplano.

In poche parole, il vantaggi e svantaggi sono:

Vantaggi

• I biplani (o triplani ) possono in genere sollevarsi fino al 20% in più rispetto a un monoplano di dimensioni simili di apertura alare simile. Un biplano avrà quindi in genere unapertura alare più corta del monoplano equivalente, il che tende a consentire una maggiore manovrabilità.
• I montanti e il rinforzo del filo di un tipico biplano formano un cassonetto . Particolarmente quando suddiviso in campate, questo permette una struttura alare molto leggera ma robusta e rigida. Ciò consente a un biplano di volare con pochissima potenza …

Svantaggi

• Ciascuna ala interferisce negativamente con laerodinamica dellaltra, richiedendo una maggiore superficie complessiva per produrre la stessa portanza del monoplano equivalente.
• Un biplano tipicamente produce anche più resistenza di un monoplano, soprattutto allaumentare della velocità.

Progressi tecnologici

Allinizio (1900-1930), il più grande vantaggio dei biplani era avere il doppio della superficie e una struttura rigida per sostenere le ali. Ma al momento, le plastiche rinforzate con fibra di carbonio ad alta resistenza hanno permesso di costruire ali con proporzioni molto elevate senza alcun (o poco) supporto esterno. Con lavvento dellacciaio, poi dei telai daria in alluminio, le considerazioni precedenti erano mute e i monoplani sono diventati più comuni dei biplani.

La NASA ha un discussione su questi.

Commenti

• Cosa intendi per secondo punto di vantaggio? In che modo la struttura della trave scatolare influisce sulla potenza (oltre ad aumentarla perché ha una maggiore resistenza)?
• @JanHudec Non ho ‘ incollato lintera spiegazione da Wikipedia ma lho fatto ora. Se ritieni che non ‘ chiarisca completamente il punto, fammelo sapere e ‘ lo aggiornerò.
• Non ‘ t. Perché ‘ non ha senso neanche su Wikipedia. La trave scatolare consente di costruirla con materiale più debole. Ma ha una maggiore resistenza, e quindi richiede più potenza del motore, a tutte le velocità.
• @PeterK ä mpf: in effetti, così lentamente che un Antonov 2 secondo quanto riferito non lo fa ‘ non ha una velocità di stallo ufficiale. Se voli abbastanza lentamente, ‘ scenderai con esso come con un paracadute.
• @JanHudec: anche la resistenza indotta è proporzionale al sollevamento e un accendino laereo ne richiede meno. Ancora una volta, una piccola differenza di velocità farà già una grande differenza di potenza.

I biplani si maneggiano come mattoni . Perdono quota più rapidamente a bassa velocità e sono molto più facili da fermare. Hanno più resistenza e entreranno in rotazione più prontamente. Sono molto più suscettibili ai venti trasversali rispetto ai monoplani e quindi possono decollare e atterrare solo in condizioni relativamente moderate, poiché si ribaltano facilmente.

Il vantaggio che hanno è che possono girare molto più rapidamente un monoplano, quindi oggigiorno vengono utilizzati principalmente per acrobazie, come i Pitts Specials.

Durante la guerra i piloti che volavano Fairey Swordfishes e Fireflies erano in grave pericolo a causa dei molto più veloci Bf109. Sarebbero scappati precipitando nelloceano in una caduta libera virtuale e poi ritirandosi allultimo momento. Qualsiasi pilota di Messerschmidt abbastanza stupido da seguirli in questa manovra avrebbe volato la sua ultima missione.

Non cè differenza principale nella manipolazione. Entrambi hanno la stessa serie di superfici di controllo e la stabilità si ottiene utilizzando gli stessi metodi, quindi le tecniche di pilotaggio sono le stesse. Di solito ci saranno differenze nelle prestazioni. I biplani perdono velocità più velocemente, ma sono leggermente più manovrabili.

Il vantaggio principale del biplano è che può essere costruito con materiali meno resistenti, perché le ali sono più corte e la struttura di controventatura a cassone distribuisce molto bene i carichi . Questo spesso significava un peso inferiore che compensava la maggiore resistenza.

Lo svantaggio principale del biplano è che unapertura alare più corta significa un rapporto di aspetto inferiore e quindi una maggiore resistenza indotta, che domina a bassa velocità, e larea frontale e la superficie più grandi area (linterferenza tra le ali significa che sono meno efficienti di quanto sarebbero indipendentemente) significa maggiore resistenza di forma, che domina ad alta velocità. Quindi un biplano ha bisogno di un motore più potente a parità di peso e non scivolerà così lontano in caso di guasto del motore.

Prima che le ali a sbalzo (senza rinforzo) fossero sviluppate, il rinforzo non consentiva ai monoplani di ottenere così tanto la minore resistenza aerodinamica e il loro peso maggiore annullarono il piccolo vantaggio aerodinamico che avevano, quindi i biplani dominarono. Con le ali a sbalzo il vantaggio aerodinamico dei monoplani divenne più importante ei biplani quasi scomparvero.

Alcuni biplani acrobatici (come i famosi Pitts SC1) sono rimasti, molto probabilmente perché con unapertura alare più corta hanno un momento di inerzia inferiore in rollio e quindi rollano leggermente più facilmente.

I biplani hanno tipicamente aree alari più alte per aeromobili delle stesse dimensioni. Ricordo che un biplano in cui ho fatto un giro si è schiantato non unora dopo perché nel breve finale ha preso una raffica di vento ed è finito a testa in giù sulla pista!

(Stavano tutti bene, ma non dimentichi mai il barattolo di latta che pende il rumore di una bici di un incidente aereo.)

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• Durante la prima guerra mondiale, il Fokker Triplano era davvero manovrabile. < acepilots.com/wwi/fokker_triplane.html > ” Indubbiamente il combattente più famoso della prima guerra mondiale, il Fokker Dr I fu una rivelazione quando entrò in servizio sul fronte occidentale nel 1917. Il JG 1 di Manfred von Richthofen fu il primo Jasta completamente riequipaggiarlo con il nuovo combattente e nelle abili mani dei suoi numerosi assi il Dr I si è dimostrato un avversario formidabile. Il Dr I rimase in servizio sul fronte occidentale fino a quando non fu sostituito dal superiore Fokker D VII nel maggio 1918. …
• Poche settimane prima, tuttavia, lasso di punta della Germania, il grande “Barone rosso” , era stato ucciso ai comandi di un Dr I. Il rivoluzionario design del triplano adottato da Fokker si ispirava allaltrettanto riuscito Triplano di Sopwith e, sebbene costruito in numeri notevolmente ridotti, la leggenda del Fokker Triplane lo ha reso il velivolo più noto da cui emergere Prima guerra mondiale ”
• Ooh, e anche gli inglesi avevano un triplano.Sembra anche molto efficace, anche se non così noto come il Fokker Triplane < thevintageaviator.co.nz/projects/sopwith-triplane / … > Immagine < thevintageaviator.co.nz/sites/default/files/styles/… >
• Immagine Fokker Triplane < plane-encyclopedia.com/wp-content/uploads/2016/06/… > Arrgh, il link non ‘ funziona … Ma se incollato in un browser sarà …