Quais características ou técnicas especiais de manuseio os biplanos possuem?

Resposta curta:

Para esclarecimento: Equivalência entre biplano e monoplano significa que ambos têm a mesma área de asa e o mesmo motor. Então as principais diferenças na manobra são:

• O biplano tem melhor aceleração de roll do que um monoplano equivalente.
• O biplano tem uma taxa de rolagem mais alta do que um monoplano equivalente nas mesmas velocidades.
• Todos os voos biplanos ocorrem em velocidades mais baixas, resultando em menor necessidade de espaço para todos manobras. Isso também significa que os efeitos inerciais são menos pronunciados: ao puxar para cima, há menos energia cinética disponível para escalar, então (por exemplo) as curvas do tubarão-martelo terminarão com menos ganho de altitude.

Diferenças no manuseio : O biplano tem

• forças de aileron mais baixas para a mesma taxa de rotação ao mesmo velocidade
• forças de controle mais leves em geral devido à menor velocidade de vôo

Diferenças no desempenho :

• distâncias mais curtas de decolagem e pouso
• uma velocidade de estol mais baixa
• uma velocidade máxima muito mais baixa
• uma velocidade de cruzeiro e alcance ideais mais baixos
• um requisito de potência mais baixo devido às velocidades de vôo mais baixas ou, se ambos usarem o mesmo motor, uma melhor relação potência-peso

quando comparado a um monoplano equivalente. Essas diferenças são mais pronunciadas se o avião transportar apenas o piloto e pouca carga útil.

As técnicas de vôo são as mesmas dos monoplanos. Indiretamente, as diferenças são provavelmente devido a diferenças no design. Exemplo: poucos biplanos lucram com um trem de pouso retrátil, enquanto a retração do trem faz sentido para monoplanos com maior carga de potência (potência instalada em relação à área da asa).

Explicação

Os biplanos têm dois principais diferenças:

• envergadura menor na mesma área de asa, e
• órtese de arame resulta em asas de biplano muito leves.

O extensão menor reduz o amortecimento e a inércia de rolamento, de modo que um biplano acelera em um rolamento mais rapidamente do que um monoplano equivalente e atingirá uma taxa de rolamento maior. Esta é a principal diferença nas manobras.

A envergadura menor resulta em mais arrasto induzido se ambas tiverem a mesma massa e a mesma velocidade. Com a braçadeira de fios, essa condição é irreal, e um biplano equivalente será muito mais leve. Se a estrutura for uma parte substancial da massa da aeronave (isso é típico para aviões acrobáticos), o resultado pode ser facilmente menos arrasto induzido, apesar do vão menor, e também menor carga de asa. Isso, por sua vez, significa que ambos voam em velocidades diferentes: o biplano será capaz de voar muito mais devagar, mas o arrasto aerodinâmico da órtese o restringirá a velocidades baixas. Isso também significa que os efeitos inerciais são menos pronunciados: a massa inferior e velocidade mais baixa do biplano combinada para uma diferença marcante em relação ao monoplano equivalente.

Para exibições acrobáticas, isso é ideal: todas as ações acontecem perto do público, e o biplano vai precisar de uma área muito menor para todas as manobras do que um monoplano equivalente, mas mais pesado. As desvantagens são a baixa velocidade máxima e o baixo alcance.

Outra diferença no desempenho são as distâncias de decolagem e aterrissagem muito mais curtas devido ao menor carregamento das asas, o que resulta em uma velocidade de estol mais baixa. A resistência ideal e as velocidades de alcance ideais são menores do que as de um monoplano equivalente também, então todos os voos biplanos acontecem em velocidades mais baixas, o que é benéfico para aeronaves de treinamento.

Como as forças de controle são proporcionais à pressão dinâmica, um biplano terá forças de controle mais baixas do que um monoplano equivalente. Aqui, a equivalência também significa que o acorde relativo de todas as superfícies de controle é o mesmo. Na realidade, um bom projetista selecionará um acorde relativo mais alto para as superfícies de controle do biplano para garantir que as forças de controle estejam acima do mínimo necessário.

Os motores pesados e pouco confiáveis dos primeiros anos tornavam os biplanos os ideais maneira de voar. Depois que os motores ficaram mais potentes e permitiram cargas úteis maiores, o monoplano tornou-se mais adequado para transportar passageiros e cargas em velocidades mais altas e em distâncias mais longas.

Comentários

• quantas dessas vantagens podem ser atribuídas ao peso mais leve dos biplanos em comparação com os aviões de asa única, para a mesma área de asa? Além da construção da pipa de caixa, a maioria dos biplanos tem asas de tecido, versus pele de metal e mastros de madeira ou metal de aviões de asa única, tornando-os muito mais leves.
• @rbp: Equivalência significa que ambos devem usar os mesmos materiais e processos. Com a pressão dinâmica mais baixa dos biplanos, eles têm menos problemas com cargas de vibração e rajadas, por isso é possível construir Use-os de madeira e tecido. Agora ambos não são mais equivalentes, como com a retrátil da engrenagem que usei como exemplo. Otimizar cada um deles significará perder a base para uma comparação justa. Quando os projetos otimizados são comparados, o biplano aproveitará o design leve da asa para também economizar peso em todas as outras peças. No final, tudo isso é realmente uma consequência da construção da pipa de caixa.
• ” a pressão dinâmica mais baixa dos biplanos, eles têm menos problemas com vibração e rajada load ” você pode melhorar a resposta para citar uma referência? ou talvez explicar melhor por quê?
• @rbp: Tanto a velocidade quanto a pressão dinâmica são fatores que influenciam a vibração. A velocidade determina a frequência das oscilações aerodinâmicas e a pressão dinâmica determina quanta energia está envolvida. Oscilações não devem ter frequências semelhantes às dos modos próprios estruturais para evitar flutter, e uma velocidade mais baixa significa que menos rigidez estrutural é necessária para garantir isso. As cargas de rajada são novamente proporcionais a ambos, e a velocidade de vôo mais alta produz gradientes mais íngremes de mudanças de força, e a própria mudança de força é proporcional à pressão dinâmica.
• @BrianDrummond: Isso ajuda muito e torna a asa única estruturalmente muito semelhante a uma asa de biplano.

Resumindo, o vantagens e desvantagens são:

Vantagens

• Biplanos (ou triplanos ) geralmente podem elevar até 20% a mais do que um monoplano de tamanho semelhante e envergadura semelhante. Um biplano terá, portanto, uma envergadura mais curta do que o monoplano equivalente, o que tende a permitir uma maior capacidade de manobra.
• As escoras e os cabos de um biplano típico formam um viga da caixa . Particularmente quando dividido em baias, isso permite uma estrutura de asa muito leve, mas forte e rígida. Isso permite que um biplano voe com muito pouca potência …

Desvantagens

• Cada asa interfere negativamente com a aerodinâmica da outra, exigindo uma área de superfície geral maior para produzir a mesma sustentação que o monoplano equivalente.
• Um biplano normalmente também produz mais arrasto do que um monoplano, especialmente conforme a velocidade aumenta.

Avanços tecnológicos

Nos primeiros dias (1900-1930), a maior vantagem dos biplanos era ter o dobro da área de superfície e uma estrutura rígida para suportar as asas. Mas, no momento, os plásticos reforçados com fibra de carbono de alta resistência tornaram possível construir asas com uma relação de aspecto muito alta sem qualquer (ou pouco) suporte externo. Com o advento do aço e depois das armações de ar de alumínio, as considerações anteriores foram mudas e os monoplanos tornaram-se mais comuns do que os biplanos.

A NASA tem um histórico discussão sobre eles.

Comentários

• O que você quer dizer com o segundo ponto de vantagem? Como a estrutura da viga em caixa afeta a potência (além de aumentá-la porque tem um arrasto maior)?
• @JanHudec Eu não ‘ colei a explicação inteira da Wikipedia, mas fiz isso agora. Se você acha que ainda não ‘ esclarece totalmente o ponto, informe-me e eu ‘ atualizarei.
• Não ‘ t. Porque também não ‘ faz sentido na Wikipedia. A viga em caixa permite construí-la com um material mais fraco. Mas tem um arrasto maior e, portanto, requer mais potência do motor, em todas as velocidades.
• @PeterK ä mpf: na verdade, tão lentamente que um Antonov 2 supostamente não ‘ t ter uma velocidade oficial de estol. Se você voar devagar o suficiente, você ‘ descerá com ele como se fosse um pára-quedas.
• @JanHudec: O arrasto induzido também é proporcional à elevação, e um isqueiro o avião exige menos. Novamente, uma pequena diferença de velocidade já fará uma grande diferença em termos de potência.

Biplanos manuseiam como tijolos . Eles perdem altitude mais rapidamente em baixa velocidade e são muito mais fáceis de estolar. Eles têm mais resistência e entrarão em um giro mais prontamente. Eles são muito mais suscetíveis a ventos cruzados do que os monoplanos e, portanto, só podem decolar e pousar em condições relativamente moderadas, uma vez que irão capotar facilmente.

A vantagem que eles têm é que podem virar muito mais rapidamente do que um monoplano, então eles são hoje em dia usados principalmente para acrobacias, como Pitts Specials.

Durante a guerra, os pilotos voando Fairey Swordfishes e Fireflies estavam em grande perigo com os Bf109s muito mais rápidos. Eles escapariam despencando para o oceano em uma queda livre virtual e então retirando-se no último momento. Qualquer piloto Messerschmidt burro o suficiente para segui-los nesta manobra estaria voando em sua última missão.

Não há nenhuma diferença principal em manuseio. Ambos têm o mesmo conjunto de superfícies de controle e a estabilidade é alcançada usando os mesmos métodos, portanto, as técnicas de pilotagem são as mesmas. Normalmente haverá diferença no desempenho. Os biplanos perdem velocidade mais rápido, mas são um pouco mais manobráveis.

A principal vantagem do biplano é que ele pode ser construído com materiais menos resistentes, porque as asas são mais curtas e a estrutura de amarração da viga de caixa distribui muito bem as cargas . Isso geralmente significava peso menor que compensava o arrasto aumentado.

A principal desvantagem do biplano é que envergadura menor significa menor proporção e, portanto, maior arrasto induzido, que domina em baixa velocidade, e maior área frontal e superfície área (interferência entre as asas significa que elas são menos eficientes do que seriam independentemente) significam maior resistência da forma, que domina em alta velocidade. Portanto, um biplano precisa de um motor mais forte para o mesmo peso e não planará tanto se o motor falhar.

Antes do desenvolvimento das asas do cantiléver (sem reforço), o reforço não permitia que os monoplanos conseguissem tanto O arrasto menor e o peso maior cancelaram a pequena vantagem aerodinâmica que eles tinham, então os biplanos dominaram. Com as asas em balanço, a vantagem aerodinâmica dos monoplanos tornou-se mais importante e os biplanos quase desapareceram.

Alguns biplanos acrobáticos (como os famosos Pitts SC1) permaneceu, provavelmente porque com envergadura mais curta eles têm menor momento de inércia na rolagem e, portanto, rolam um pouco mais facilmente.

Biplanos normalmente têm áreas de asas mais altas para aeronaves do mesmo tamanho. Lembro-me de que um biplano que fiz uma carona caiu não uma hora depois porque na final curta ele pegou uma rajada de vento e acabou de cabeça para baixo na pista!

(Todos estavam bem, mas você nunca se esqueça da lata pendurada um som de bicicleta de um acidente de avião.)

Comentários

• Durante a Primeira Guerra Mundial, o Triplano Fokker era realmente manobrável. < acepilots.com/wwi/fokker_triplane.html > ” Sem dúvida o lutador mais famoso da Primeira Guerra Mundial, o Fokker Dr I foi uma revelação quando entrou em serviço na frente ocidental em 1917. O JG 1 de Manfred von Richthofen foi o primeiro Jasta a ser completamente reequipar-se com o novo lutador, e nas mãos habilidosas de seus numerosos ases, o Dr I provou ser um oponente formidável. O Dr I permaneceu em serviço na Frente Ocidental até ser substituído pelo superior Fokker D VII em maio de 1918. …
• Poucas semanas antes disso, no entanto, o principal ás da Alemanha, o grande Barão Vermelho , foi morto aos comandos de um Dr I. O design revolucionário triplano adotado por Fokker foi inspirado no igualmente bem sucedido Sopwiths Triplane e, embora construído em números incrivelmente pequenos, a lenda do Fokker Triplane tornou-o a aeronave mais conhecida a emergir Guerra Mundial 1. ”
• Ooh, e os britânicos também tinham um Triplano.Também parece muito eficaz, embora não seja tão conhecido como o Fokker Triplane < thevintageaviator.co.nz/projects/sopwith-triplane / … > Imagem < thevintageaviator.co.nz/sites/default/files/styles/… >
• Imagem do Triplano Fokker < plane-encyclopedia.com/wp-content/uploads/2016/06/… > Arrgh, o link ‘ não funcionou … Mas se colado em um navegador ele irá …