¿Por qué los aviones más antiguos tienen un ala tanto en la parte superior como en la inferior del avión?

Principalmente por fuerza. Hasta aproximadamente 1920, las alas usaban superficies aerodinámicas muy delgadas y estaban hechas principalmente de tela estirada sobre un marco de madera. El larguero principal era demasiado delgado y habría sido propenso a doblarse si hubiera tenido que soportar todo el peso de la aeronave en un solo tramo. Solo mediante el uso de dos alas, la superior como miembro de compresión y la otra como miembro de tensión de una armadura, fue posible obtener la resistencia necesaria.

Comparación del espesor de la superficie aerodinámica por D.R. Kirk, Instituto de Tecnología de Florida (imagen fuente )

En tu foto, puedes ver los cables que van desde el ala superior ( cerca de los puntales exteriores) hasta donde el ala inferior se une al fuselaje. Estos cables absorben la mayor parte del esfuerzo en vuelo, distribuyendo la carga sobre las alas. Es el mismo principio que el uso de triángulos en la construcción de torres de alta tensión o puentes.

Los monoplanos de esa época necesitaban incluso más refuerzos de alambre. Mire la imagen de una réplica del Etrich Taube , un avión muy popular del período anterior a la Primera Guerra Mundial.

Etrich Taube en vuelo. Observe la armadura debajo del ala y los muchos cables que la mantienen en forma (imagen fuente ).

La envergadura más corta de un biplano también reduce la carga en las alas. Los biplanos tienden a tener mucha sustentación (para su tamaño) debido al ala grande área, pero también mucha resistencia, por lo que son bastante ineficientes en general. También había triplanos, con tres planos principales para una elevación aún mayor en la misma envergadura. Los pilotos de la Primera Guerra Mundial exigían la mayor velocidad de balanceo, que se podía lograr mejor con biplanos.

En el tiempo transcurrido entre las guerras mundiales, el uso de aluminio de alta resistencia para aviones y el fuselaje monocasco permitieron que los fuselajes se hicieran más fuertes. Esto significó que los diseños de monoplano se volvieron más prácticos, a pesar de que los aviadores más antiguos no creían que un monoplano pudiera ser lo suficientemente fuerte. Tan pronto como los monoplanos fueron prácticos, las mejoras en la eficiencia y el rendimiento de vuelo los vieron reemplazar a los biplanos y triples.

Comentarios

• Entonces necesitaban 2 alas para sostener mejor el avión, pero en la Segunda Guerra Mundial tenían alas más fuertes para sostener mejor el cuerpo del avión. ¿Es esto básicamente lo que está diciendo?
• Yo ‘ no estoy diciendo que esté equivocado, pero hay muchos monoplanos de madera que podrían ser explicados.
• @RedGrittyBrick El ganso tenía alas de unos diez pies de grosor y solo voló una vez. No ‘ Realmente necesito muchas explicaciones.
• @DanHulme: ¿Y qué hay del Mosquito, la » maravilla de madera «? Su explicación es mitad correcta, pero omite que inicialmente los perfiles aerodinámicos eran muy delgados, por lo que no podían llevar la estructura necesaria internamente. Usar acero, por cierto, no habría hecho una diferencia.
• Entiendo cómo el ala superior experimenta compresión (porque el cable volador está en ángulo), pero lo que no ‘ ¿Cómo y por qué el ala inferior de un biplano es el miembro de tensión? .. @ Dan Hulme @Peter K ä mpf

En los primeros días, realmente parecía que la gente no había «resuelto realmente qué funcionó mejor

^{Horatio Frederick Phillips, 1904 multiplano. Vuelo más largo 50 pies (15 metros)
Gianni Caproni, Ca.60. 1921. Se estrelló en el segundo vuelo}

Una estructura de viga de caja reforzada con alambre probablemente puede proporcionar mejor resistencia y rigidez que una simple, y larguero de madera mucho más largo.

Una ventaja de las alas múltiples es que puedes tener alas más cortas, y esto puede mejorar la maniobrabilidad en combate

^{Fokker triplane. 1917}

¿Quizás una mejor pregunta es por qué la gente optó por solo dos alas cuando podrían haber tenido veinte?

Comentarios

• Una vez más, su respuesta es la mejor del paquete. Es ‘ una lástima que tan pocas personas puedan apreciar esto.
• » cariño, ven a cenar. » » En un minuto, tan pronto como solucione este problema ‘ las aletas no están de acuerdo ‘ indicador … »
• ¿Cuál es el nombre del avión de la imagen 1 y la imagen 2? ¿Realmente volaban?
• @AirCraftLover: He añadido subtítulos. Volaron brevemente. Ver modelos recientes de multiplano
• Gracias por la información.

La principal razón de tener múltiples alas en los primeros años de la aviación fue la falta de disponibilidad de materiales con suficiente resistencia.

La principal ventaja del biplano es que las alas podrían ser más cortas para una elevación determinada. Durante las etapas iniciales de la aviación, los materiales disponibles para la fabricación de aeronaves eran madera, tela dopada, etc. Los elementos estructurales fabricados con estos no tenían suficiente resistencia, lo que limitaba el tamaño del ala.

Los primeros aviones también tenían motores menos potentes, lo que resultaba en una velocidad más baja. En este caso, la menor velocidad de pérdida de los biplanos resultó ventajosa.

Los biplanos tenían muy buena maniobrabilidad (mejor velocidad de alabeo) en comparación con los monoplanos. Esta es la razón por la que se desarrollaron triplanos durante la WWWI.

^{« SopTri3 » de http://www.earlyaviator.com/archive/a/images/tripe_peggy.jpg . Licencia bajo dominio público a través de Commons .} Sin embargo, con la llegada de mejores materiales como las aleaciones de aluminio, las desventajas aerodinámicas de los biplanos se hicieron evidentes y los monoplanos se convirtieron rápidamente en la opción de diseño preferida.

A medida que la resistencia del material mejoró, las relaciones de aspecto se han vuelto cada vez más grande, con aviones civiles que enfrentan limitaciones operativas (aeropuerto) en lugar de limitaciones de resistencia en la longitud del ala.

Sin embargo, los biplanos todavía se utilizan. La mejor maniobrabilidad y la baja velocidad de pérdida los convierten en aviones acrobáticos populares.

Comentarios

• aeroalias desde que empezó en este sitio web ha tenido las mejores respuestas . Así que sigue dando buenas respuestas a otras personas también. Gracias por responder a mis preguntas.
• @Ethan, no ‘ no tema esperar unas horas, o incluso un par de días, para seleccionar la respuesta que funcione lo mejor para ti. No ‘ no siempre tienes que aceptar la primera respuesta. (No digo que esta vez fue la elección incorrecta, pero algo a tener en cuenta).
• Para explicar mi voto negativo: Los materiales no fueron el problema. A las velocidades posibles hace 100 años, un ala de madera gruesa habría tenido suficiente resistencia. No, era el predominio de perfiles aerodinámicos muy delgados y muy curvados que simplemente no tenían espacio para un larguero interno. A veces tus respuestas son acertadas, pero a veces solo estás adivinando. Esta vez adivinaste mal. También mire la respuesta de @RedGrittyBrick ‘ por algunas razones válidas.
• @PeterK ä mpf Mientras que una madera gruesa El ala puede tener suficiente fuerza porque ‘ es demasiado masiva para usarse en esos aviones de baja potencia. Nota: la resistencia de la madera se relaciona más menos con su densidad, por lo que no puedo ver un ala masiva de ébano o nogal trabajando aquí

En realidad, había bastantes monoplanos incluso en los primeros días:

1909: Bleriot XI cruza el Canal de la Mancha
1910: La araña Fokker vuela alrededor de la torre de la iglesia de Haarlem. El joven Anthony tiene 20 años.

1912: Deperdussin Monocoque, el primer diseño con un fuselaje de piel estresada.
1913: Morane-Saulnier H

1915: Junkers J1
1915: Fokker E II: Max Immelmann

1915: Fokker E III
1918: Junkers D.1

1919: Junkers F-13
1921: Fokker F.III

1924 : Fokker F.VII
1926: Ford Trimotor

1933: Boeing 247
1934: DC-2

Todas las imágenes de Wikipedia

Comentarios

• ¡Buena colección! Una buena adición sería el corredor Deperdussin de 1912, uno de los primeros diseños con un fuselaje de piel estresada.
• @PeterK ä mpf Hecho.
• Antonov three. ¡Tee hee!
• Tenga en cuenta que ‘ es un F.VII-3M, el derivado de tres motores del F.VII. Fue construido con licencia por Ford, quien lo desarrolló en su Trimotor.

Aunque algunos de los primeros aviones fueron diseñado con alas en voladizo que no necesitaban soportes de alambre, todavía había una serie de razones por las que el diseño del biplano de armadura de alambre se mantuvo en uso durante mucho tiempo. Como cualquier nueva tecnología, el desarrollo lleva tiempo. Los diseños del diseñador Reinhold Platz de Fokker durante la Primera Guerra Mundial son un gran ejemplo. Su ala gruesa, los largueros de caja eran un diseño sólido, pero el pegamento no era necesariamente muy fuerte y / o la mano de obra calificada para el ensamblaje era pobre, lo que creaba problemas y muertes. La madera no es el problema. El abeto de alta calidad en realidad tiene aproximadamente la misma relación resistencia / peso que el aluminio para aviones, aunque el AL es más isométrico, la madera demostró ser digna de la construcción de aviones cuando se usó correctamente. Cuando los mástiles de la caja Fokker fallaron, se corrió la voz rápido, y generó miedo y odio por parte de los pilotos a quienes les gustaba saber que sus alas no se plegaban. A los pilotos no les disgustaban los biplanos y querían «lo que sabemos que ya funciona». El triplano tenía palos de caja y eran verdaderas alas en voladizo sin tirantes ni puntales, sin embargo, los pilotos se desviaron con gran temor y se negaron a volarlo. Entonces, Platz agregó los puntales interplano para unir las tres alas en los extremos simplemente por la impresión que causó en los pilotos. Sin embargo, se eliminaron los cables. El monoplano Fokker D8 tenía un verdadero ala en voladizo que también tenía algunos problemas de calidad al principio que, por supuesto, generalmente termina en una muerte, y a los pilotos no les gustó eso. Los monoplanos con cable no tenían ventajas, alta resistencia, menor sustentación y más débil que los biplanos. A los pilotos, pasajeros e inversores les gustaban los biplanos. Los diseñadores finalmente demostraron sus conocimientos a los pilotos y al público, pero como todo lo demás, hay un elemento psicológico enorme: un miedo no del todo inválido que ralentizó el progreso. Los militares son los peores a la hora de aceptar nuevas ideas, con una larga historia de aceptar solo lo probado y verdadero, sin un deseo real de poner a los pilotos en un riesgo innecesario. Además, los biplanos tenían dos ventajas distintas, una sustentación adecuada con una envergadura más corta, más la alta velocidad de balanceo asociada, y la fuerza era, y es muy bueno, de hecho eran difíciles de superar.

La resistencia estructural no fue la razón principal de la biplanos. Otto Lilenthal hizo su planeador experimentos en una estructura tipo monoplano. Los hermanos Wright estaban siguiendo su investigación, pero querían crear un vuelo propulsado. El primer motor no tenía suficiente potencia. Un biplano podría generar más sustentación a menor velocidad. Un monoplano no. Esa fue la razón principal para elegir un diseño de biplano.

Comentarios

• En 1930 ‘ s , los aviones propulsados eran mucho más rápidos que los planeadores de Lilienthal ‘. Cuando volvimos a visitar aviones con poca potencia (humanos o solares), volvimos a los monoplanos. Por tanto, la afirmación de que los biplanos hacen más sustentación a velocidades lentas es falsa e irrelevante. -1.
• La razón por la que un biplano podía generar más sustentación a menor velocidad era porque tenía una mayor área de ala para el mismo peso. Eso solo fue posible porque era inherentemente más fuerte que un monoplano del mismo peso.

No es que la madera y la tela no fueran materiales «lo suficientemente fuertes» para construir monoplanos y alas más largas. (Ese es un plural, por cierto. No necesita una «s» al final que cada vez más personas se adhieren.) Peter Kampf correctamente llama la atención sobre la estructura de fuselaje monocasco de madera altamente avanzada del Deperdussin de 1912 y un vistazo a los planeadores de madera de alas largas del Wasserkuppe un poco más de una década después de la Primera Guerra Mundial muestra cuán errónea es la idea. Las dos características ya mencionadas regían el diseño y la estructura de la aeronave de alas múltiples: perfiles aerodinámicos delgados utilizados en los primeros aviones (el conocimiento de la física del perfil aerodinámico era, comprensiblemente, también bastante escaso en ese momento) y la conveniencia de una alta velocidad de balanceo. Siempre descritas como «endebles» por los periodistas, estas máquinas de la Primera Guerra Mundial eran todo lo contrario. La armadura biplano es inmensamente fuerte.