Por que os aviões mais antigos têm uma asa na parte superior e inferior da aeronave?

Principalmente pela força. Até cerca de 1920, as asas usavam aerofólios muito finos e eram feitas principalmente de tecido esticado sobre uma moldura de madeira. A longarina principal era muito fina e teria tendência a entortar se tivesse que suportar todo o peso da aeronave em um único vão. Apenas usando duas asas, a superior como membro de compressão e a outra como membro de tensão de uma treliça, a resistência necessária foi possível.

Comparação da espessura do aerofólio por D.R. Kirk, Instituto de Tecnologia da Flórida (imagem fonte )

Em sua foto, você pode ver quase os fios saindo da asa superior ( próximo aos suportes externos) para onde a asa inferior se junta à fuselagem. Esses fios suportam a maior parte da tensão em vôo, espalhando a carga nas asas. É o mesmo princípio de usar triângulos na construção de postes ou pontes de eletricidade.

Os monoplanos daquela época precisavam de mais reforços de arame. Veja a foto de uma réplica do Etrich Taube , um avião muito popular do período pré-Primeira Guerra Mundial.

Etrich Taube em vôo. Observe a treliça abaixo da asa e os muitos fios que a mantêm em forma (foto fonte ).

A envergadura menor de um biplano também reduz a carga nas asas. Os biplanos tendem a ter muita sustentação (para seu tamanho) devido à asa grande área, mas também muito arrasto, então eles são bastante ineficientes no geral. Havia também triplanos, com três aviões principais para ainda mais sustentação na mesma envergadura. Os pilotos da Primeira Guerra Mundial exigiam a maior taxa de rolagem, que poderia ser melhor alcançada com biplanos.

No período entre as Guerras Mundiais, o uso de alumínio de alta resistência para aeronaves e a fuselagem monocoque permitiram que a fuselagem se tornasse mais forte. Isso significa que os projetos dos monoplanos se tornaram mais práticos, embora os aviadores mais antigos não acreditassem que um monoplano pudesse ser forte o suficiente. Assim que os monoplanos se tornaram práticos, as melhorias na eficiência e no desempenho de voo os fizeram substituir os aviões bi e triplos. / p>

Comentários

• Então eles precisavam de 2 asas para segurar melhor a aeronave, mas em ww2 tinham asas mais fortes para segurar melhor o corpo da aeronave. É basicamente isso que você está dizendo.
• Eu ‘ não estou dizendo que você está errado, mas há muitos monoplanos de madeira que poderiam ser explicados.
• @RedGrittyBrick O Ganso tinha asas com cerca de três metros de espessura e voou apenas uma vez. Não ‘ realmente preciso de muita explicação.
• @DanHulme: E quanto ao Mosquito, a ” maravilha de madeira “? Sua explicação está meio certa, mas você omite que os aerofólios inicialmente eram muito finos, então não podiam carregar a estrutura necessária internamente. Usar aço, aliás, não faria diferença.
• Eu entendo como a asa superior sofre compressão (porque o fio voador está em um ângulo), mas o que eu não ‘ t get é como e por que a asa inferior de um biplano é o membro da tensão? .. @ Dan Hulme @Peter K ä mpf

Nos primeiros dias, realmente parecia que as pessoas não tinham realmente descoberto o que funcionava melhor

^{Horatio Frederick Phillips, Multiplano de 1904. Voo mais longo de 50 pés (15 metros)
Gianni Caproni, Ca.60. 1921. Caiu no segundo voo}

Uma estrutura de viga em caixa reforçada com arame pode provavelmente fornecer melhor resistência e rigidez do que uma única, e muito mais, longarina de madeira.

Uma vantagem de asas múltiplas é que você pode ter asas mais curtas, e isso pode melhorar a manobrabilidade em combate

^{Triplano Fokker. 1917}

Talvez uma pergunta melhor seja por que as pessoas optaram por apenas duas asas quando poderiam ter vinte?

Comentários

• Novamente, sua resposta é a melhor do pacote. É ‘ uma pena que tão poucas pessoas possam apreciar isso.
• ” querido, venha jantar. ” ” Em um minuto, assim que eu solucionar este ‘ flaps discordantes ‘ indicador … ”
• Qual é o nome do avião da imagem 1 e da imagem 2? Eles realmente voaram?
• @AirCraftLover: adicionei legendas. Eles voaram brevemente. Veja modelos recentes de multiplano
• Obrigado pela informação.

O principal motivo para ter asas múltiplas nos primeiros anos da aviação era a falta de disponibilidade de materiais com resistência suficiente.

A principal vantagem do biplano é que as asas podem ser mais curtas para um determinado levantamento. Durante os estágios iniciais da aviação, os materiais disponíveis para a fabricação de aeronaves eram madeira, tecido dopado etc. Os membros estruturais feitos destes não tinham resistência suficiente, limitando o tamanho da asa.

As primeiras aeronaves também tinham motores menos potentes, resultando em velocidade menor. Neste caso, a velocidade de estol mais baixa dos biplanos foi vantajosa.

Os biplanos tinham uma capacidade de manobra muito boa (melhor taxa de rotação) em comparação com os monoplanos. Esta é a razão pela qual os triplanos foram desenvolvidos durante o WWWI.

^{“ SopTri3 ” por http://www.earlyaviator.com/archive/a/images/tripe_peggy.jpg . Licenciado sob domínio público via Commons .} No entanto, com o advento de materiais melhores como ligas de alumínio, as desvantagens aerodinâmicas dos biplanos tornaram-se aparentes e os monoplanos rapidamente se tornaram a escolha de design preferida.

Conforme a resistência do material melhorou, as relações de aspecto tornaram-se cada vez maior, com aeronaves civis enfrentando limitações operacionais (aeroporto) em vez de limitações de força no comprimento das asas.

No entanto, os biplanos ainda são usados. A melhor manobrabilidade e baixa velocidade de estol os tornam populares aeronaves acrobáticas.

Comentários

• aeroalias desde que você começou neste site, você tem as melhores respostas . Portanto, continue dando boas respostas às outras pessoas também. Obrigado por responder às minhas perguntas.
• @ Ethan, não ‘ não tenha medo de esperar algumas horas, ou mesmo alguns dias, para selecionar a resposta que funciona melhor para você. Você não ‘ nem sempre precisa aceitar a primeira resposta. (Não estou dizendo que foi a escolha errada desta vez, mas algo para se manter em mente).
• Para explicar meu voto negativo: Os materiais não eram o problema. Nas velocidades possíveis há 100 anos, uma asa de madeira grossa teria força suficiente. Não, era a prevalência de aerofólios muito finos e altamente curvados que simplesmente não tinham espaço para uma longarina interna. Às vezes, suas respostas são precisas, mas às vezes você está apenas adivinhando. Desta vez você adivinhou errado. Veja também a resposta de @RedGrittyBrick ‘ por alguns motivos válidos.
• @PeterK ä mpf Enquanto um grosso de madeira asa pode ter força suficiente ‘ é muito grande para ser usada em aviões de baixa potência. Nota: a resistência da madeira se relaciona menos com a densidade, então não consigo ver uma enorme asa de ébano ou nogueira funcionando aqui

Na verdade, havia alguns monoplanos mesmo nos primeiros dias:

1909: Bleriot XI cruza o Canal da Mancha
1910: O Fokker Spider voa ao redor da torre da igreja de Haarlem. O jovem Anthony tem 20 anos.

1912: Deperdussin Monocoque, o primeiro design com fuselagem com pele estressada.
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 as imagens da Wikipedia

Comentários

• Bela coleção! Uma boa adição seria o Deperdussin piloto de 1912, um dos primeiros designs com fuselagem estressada.
• @PeterK ä mpf Concluído.
• Antonov três. Tee hee!
• Lembre-se de que ‘ é um F.VII-3M, o 3 motor derivado do F.VII. Foi licenciado pela Ford, que o desenvolveu em seu Trimotor.

Mesmo que algumas aeronaves anteriores fossem projetado com asas cantilever que não precisavam de suportes de arame, ainda havia uma série de razões pelas quais o projeto do biplano de treliça de arame permaneceu em uso por muito tempo. Como qualquer nova tecnologia, o desenvolvimento leva tempo. O designer da Fokker Reinhold Platz “durante a 1ª Guerra Mundial é um grande exemplo. Sua asa grossa e longarinas eram um design sólido, mas a cola não era necessariamente muito forte e / ou a mão de obra qualificada para montagem era pobre, o que criou problemas e mortes. madeira não é o problema. Abeto de alta qualidade tem, na verdade, quase a mesma relação resistência / peso que o alumínio para aeronaves, embora o AL seja mais isométrico, a madeira provou ser digna de construção de aeronaves quando usada corretamente. Quando as longarinas da caixa Fokker falharam, a notícia se espalhou rápido e gerou medo e repulsa nos Pilotos que gostavam de saber que suas asas não se dobrariam. Os pilotos não gostavam de biplanos e queriam “o que sabemos já funciona”. O triplano tinha mastros de caixa e eram verdadeiras asas cantilever sem suportes e suportes, mas os pilotos se desviaram com grande medo e se recusaram a voá-lo. Então, Platz adicionou os suportes interplanos para amarrar todas as três asas juntas nas extremidades puramente para a impressão que causava nos pilotos. No entanto, os fios foram eliminados. O monoplano Fokker D8 tinha uma verdadeira asa em balanço que também apresentava alguns problemas de qualidade iniciais, que normalmente terminam em morte, e os pilotos não gostavam disso. Monoplanos com fio não tinham vantagens, alto arrasto, menor sustentação e mais fracos que os biplanos. Pilotos, passageiros e investidores gostavam de biplanos. Os designers eventualmente provaram seus conhecimentos aos pilotos e ao público, mas como qualquer outra coisa, há um enorme elemento psicológico- Um medo não totalmente inválido que retardava o progresso. Militares são os piores em aceitar novas ideias, com uma longa história de aceitar apenas o testado e comprovado, sem nenhum desejo real de colocar os pilotos em riscos desnecessários. Além disso, havia duas vantagens distintas para os biplanos, elevação adequada com envergadura mais curta, além da alta taxa de rolagem associada, e a força era, e é muito bom, eles eram de fato difíceis de superar.

A resistência estrutural não foi o principal motivo para o início biplanos. Otto Lilenthal fez seu planador experimentos em uma estrutura semelhante a um monoplano. Os irmãos Wright estavam seguindo sua pesquisa, mas queriam criar um vôo motorizado. O motor mais antigo não tinha potência suficiente. Um biplano poderia gerar mais sustentação em velocidade mais lenta. Um monoplano não poderia. Esse foi o principal motivo para a escolha de um design biplano.

Comentários

• Em 1930 ‘ s , as aeronaves motorizadas eram muito mais rápidas do que os planadores de Lilienthal ‘ s. Quando revisitamos aeronaves de baixa potência (movidas a energia solar ou humana), voltamos aos monoplanos. Portanto, a afirmação de que os biplanos fazem mais sustentação em velocidades lentas é falsa e irrelevante. -1.
• O motivo pelo qual um biplano poderia gerar mais sustentação em velocidade mais baixa era porque ele tinha uma área de asa maior para o mesmo peso. Isso só foi possível porque era inerentemente mais forte do que um monoplano do mesmo peso.

Não é que a madeira e o tecido não fossem materiais “fortes o suficiente” para construir monoplanos e asas mais longas. (Esse “um plural, aliás. Não precisa de um” s “no final que mais e mais pessoas hoje em dia colam.) Peter Kampf corretamente chama a atenção para a estrutura de fuselagem monocoque de madeira altamente avançada do Deperdussin de 1912 e uma olhada nos planadores de madeira de asas longas de Wasserkuppe um pouco mais de uma década após a Primeira Guerra Mundial mostra como a ideia é errônea. As duas características já mencionadas governavam o projeto e a estrutura da aeronave de asas múltiplas: aerofólios finos usados nos primeiros aviões (o conhecimento da física do aerofólio era, compreensivelmente, também muito pequeno na época) e a conveniência de uma alta taxa de rotação. Sempre descritas como “frágeis” pelos jornalistas, essas máquinas da Primeira Guerra Mundial eram tudo menos isso. A treliça do biplano é imensamente forte.