¿Qué características o técnicas especiales de manejo tienen los biplanos?

Respuesta corta:

Para aclarar: la equivalencia entre biplano y monoplano significa que ambos tienen la misma área de ala y el mismo motor. Entonces, las diferencias principales en las de maniobra son:

• El biplano tiene una mejor aceleración de balanceo que un monoplano equivalente.
• El biplano tiene una velocidad de balanceo más alta que un monoplano equivalente a las mismas velocidades.
• Todos los vuelos en biplano se realizan a velocidades más bajas, lo que resulta en un requisito de espacio menor para todos maniobras. Esto también significa que los efectos de inercia son menos pronunciados: al tirar hacia arriba, hay menos energía cinética disponible para escalar, por lo que (por ejemplo) los giros de martillo terminarán con menos ganancia de altitud.

Diferencias en el manejo : El biplano tiene

• fuerzas de alerones más bajas para la misma velocidad de balanceo al mismo velocidad
• fuerzas de control más ligeras en general debido a una menor velocidad de vuelo

Diferencias en el rendimiento :

• distancias de despegue y aterrizaje más cortas
• una velocidad de pérdida más baja
• una velocidad máxima mucho más baja
• una velocidad y un alcance de crucero óptimos más bajos
• un menor requisito de potencia debido a las velocidades de vuelo más bajas, o si ambos usan el mismo motor, una mejor relación potencia-peso

en comparación con un monoplano equivalente. Estas diferencias son más pronunciadas si el avión solo lleva al piloto y no tiene mucha carga útil.

Las técnicas de vuelo son las mismas que para los monoplanos. Indirectamente, es probable que las diferencias se deban a diferencias en el diseño. Ejemplo: pocos biplanos se benefician de tener un tren de aterrizaje retráctil, mientras que la retracción del tren tiene sentido para los monoplanos con mayor carga de potencia (potencia instalada en relación con el área del ala).

Explicación

Los biplanos tienen dos diferencias:

• Envergadura de ala más pequeña en la misma área de ala, y
• El refuerzo de alambre da como resultado alas biplano muy livianas.

El un tramo más pequeño reduce la amortiguación del balanceo y la inercia del balanceo, por lo que un biplano acelerará en un balanceo más rápidamente que un monoplano equivalente y alcanzará una velocidad de balanceo mayor. Esta es la principal diferencia en las maniobras.

La menor envergadura del ala da como resultado una mayor resistencia inducida si ambos tienen la misma masa y la misma velocidad. Con refuerzos de alambre, esta condición no es realista y un biplano equivalente será mucho más liviano. Si la estructura es una parte sustancial de la masa de la aeronave (esto es típico de los aviones acrobáticos), el resultado puede ser fácilmente una menor resistencia inducida, a pesar del menor envergadura, y también una menor carga alar. Esto a su vez significa que ambos vuelan a diferentes velocidades: el biplano podrá volar mucho más lento, pero la resistencia aerodinámica del arriostramiento lo restringirá a velocidades bajas. Esto también significa que los efectos de inercia son menos pronunciados: la masa inferior y velocidad más baja de la cosechadora biplano para una marcada diferencia con el monoplano equivalente.

Para exhibiciones acrobáticas esto es ideal: toda la acción tiene lugar cerca del audiencia, y el biplano necesitará un área mucho más pequeña para todas las maniobras que un monoplano equivalente, pero más pesado. Las desventajas son la velocidad máxima baja y el alcance bajo.

Otra diferencia en el rendimiento son las distancias de despegue y aterrizaje mucho más cortas debido a la menor carga del ala, lo que resulta en una menor velocidad de pérdida. La resistencia óptima y las velocidades de rango óptimas son más bajas que las de un monoplano equivalente también, por lo que todos los vuelos en biplanos se realizan a velocidades más bajas, lo que es beneficioso para los aviones de entrenamiento.

Dado que las fuerzas de control son proporcionales a la presión dinámica, un biplano tendrá fuerzas de control más bajas que un monoplano equivalente. Aquí la equivalencia también significa que la cuerda relativa de todas las superficies de control es la misma. En realidad, un buen diseñador seleccionará un acorde relativo más alto para las superficies de control del biplano para asegurarse de que las fuerzas de control estén por encima del mínimo requerido.

Los motores pesados y poco confiables de los primeros años hicieron que los biplanos fueran ideales. Una vez que los motores se hicieron más potentes y permitieron cargas útiles más altas, el monoplano se volvió más adecuado para transportar pasajeros y carga a velocidades más altas y en distancias más largas.

Comentarios

• ¿Cuántas de estas ventajas se pueden atribuir al peso más ligero de los biplanos en comparación con los aviones de un solo ala, para la misma área de ala? Aparte de la construcción de cometa de caja, la mayoría de los biplanos tienen alas de tela, en comparación con la piel de metal. y vigas de madera o metal de aviones de un ala, haciéndolos mucho más ligeros.
• @rbp: Equivalencia significa que ambos deben usar los mismos materiales y procesos. Con la presión dinámica más baja de los biplanos, tienen menos problemas con cargas de aleteo y ráfaga, por lo que es posible construir ldlos de madera y tela. Ahora ambos ya no son equivalentes, como con la retractabilidad del engranaje que usé como ejemplo. Optimizar cada uno significará perder la base para una comparación justa. Cuando se comparan los diseños optimizados, el biplano aprovechará el diseño ligero del ala para ahorrar peso en todas las demás partes. Al final, todo esto es realmente una consecuencia de la construcción de la cometa de caja.
• » la menor presión dinámica de los biplanos, tienen menos problemas con aleteo y ráfaga cargas » ¿puedes mejorar la respuesta para citar una referencia? ¿O quizás explicar mejor por qué?
• @rbp: Tanto la velocidad como la presión dinámica son factores en el aleteo. La velocidad determina la frecuencia de las oscilaciones aerodinámicas y la presión dinámica determina cuánta energía está involucrada. Las oscilaciones no deben tener frecuencias similares a las de los modos propios estructurales para evitar el aleteo, y una velocidad más baja significa que se necesita menos rigidez estructural para garantizar esto. Las cargas de ráfaga son nuevamente proporcionales a ambos, y una mayor velocidad de vuelo produce gradientes más pronunciados de cambios de fuerza, y el cambio de fuerza en sí es proporcional a la presión dinámica.
• @BrianDrummond: Esto ayuda mucho y hace que el ala única sea estructuralmente muy similar a un ala de biplano.

En pocas palabras, el las ventajas y desventajas son:

Ventajas

• Los biplanos (o triplanos ) normalmente pueden levantar hasta un 20% más que un monoplano de tamaño similar de envergadura similar. Por lo tanto, un biplano normalmente tendrá una envergadura más corta que el monoplano equivalente, lo que tiende a permitir una mayor maniobrabilidad.
• Los puntales y los refuerzos de alambre de un biplano típico forman un viga de caja . Particularmente cuando se divide en bahías, esto permite una estructura de ala muy ligera pero fuerte y rígida. Esto permite que un biplano vuele con muy poca potencia …

Desventajas

• Cada ala interfiere negativamente con la aerodinámica de la otra, requiriendo una mayor superficie total para producir la misma sustentación que el monoplano equivalente.
• Un biplano típicamente también produce más resistencia que un monoplano, especialmente a medida que aumenta la velocidad.

Avances tecnológicos

En los primeros días (1900-1930), la mayor ventaja de los biplanos era tener el doble de superficie y una estructura rígida para soportar las alas. Pero en la actualidad, los plásticos reforzados con fibra de carbono de alta resistencia hicieron posible construir alas de relación de aspecto muy alta sin ningún (o poco) soporte externo. Con la llegada del acero, luego los marcos de aire de aluminio, las consideraciones anteriores fueron mudas, y los monoplanos se han vuelto más comunes que los biplanos.

La NASA tiene un discusión sobre estos.

Comentarios

• ¿Qué quieres decir con el segundo punto de ventaja? ¿Cómo afecta la estructura de la viga de caja a la potencia (más allá de aumentarla porque tiene mayor resistencia)?
• @JanHudec No ‘ t pegué la explicación completa de Wikipedia, pero lo he hecho ahora. Si cree que todavía no ‘ no aclara completamente el punto, hágamelo saber y ‘ lo actualizaré.
• No ‘ t. Porque tampoco ‘ tiene sentido en Wikipedia. La viga cajón permite construirla a partir de material más débil. Pero tiene mayor resistencia y, por lo tanto, requiere más potencia del motor, a todas las velocidades.
• @PeterK ä mpf: de hecho, tan lentamente que un Antonov 2 supuestamente no ‘ No tenemos una velocidad de pérdida oficial. Si vuelas lo suficientemente lento, ‘ simplemente descenderás con él como con un paracaídas.
• @JanHudec: la resistencia inducida también es proporcional a la sustentación, y más ligera el avión requiere menos. Nuevamente, una pequeña diferencia de velocidad ya hará una gran diferencia en el poder.

Los biplanos se manejan como ladrillos . Pierden altitud más rápidamente a baja velocidad y son mucho más fáciles de perder. Tienen más resistencia y entrarán en un giro más fácilmente. Son mucho más susceptibles a los vientos cruzados que los monoplanos y, por lo tanto, solo pueden despegar y aterrizar en condiciones relativamente moderadas, ya que se volcarán fácilmente.

La ventaja que tienen es que pueden girar mucho más rápido que un monoplano, por lo que hoy en día se utilizan principalmente para acrobacias, como Pitts Specials.

Durante la guerra, los pilotos que volaban Fairey Swordfishes y Fireflies estaban en gran peligro por los Bf109 mucho más rápidos. Ellos escaparían cayendo en picado al océano en una caída libre virtual y luego saliendo en el último momento. Cualquier piloto de Messerschmidt lo suficientemente tonto como para seguirlos en esta maniobra estaría volando en su última misión.

No hay diferencia de principio en proceso. Ambos tienen el mismo conjunto de superficies de control y la estabilidad se logra utilizando los mismos métodos, por lo que las técnicas de pilotaje son las mismas. Por lo general, habrá diferencias en el rendimiento. Los biplanos pierden velocidad más rápido, pero son un poco más maniobrables.

La principal ventaja del biplano es que se puede construir con materiales menos resistentes, porque las alas son más cortas y la estructura de arriostramiento de viga cajón distribuye muy bien las cargas . Esto a menudo significaba un menor peso que compensaba el aumento de la resistencia.

La principal desventaja del biplano es que una envergadura más corta significa una relación de aspecto más baja y, por lo tanto, una mayor resistencia inducida, que domina a baja velocidad, y el área frontal y la superficie más grandes. El área (la interferencia entre las alas significa que son menos eficientes de lo que serían independientemente) significa una resistencia de forma más alta, que domina a alta velocidad. Por lo tanto, un biplano necesita un motor más fuerte para el mismo peso y no se deslizará tan lejos si el motor falla.

Antes de que se desarrollaran las alas en voladizo (sin refuerzo), el refuerzo no permitía que los monoplanos lograran tanto La menor resistencia aerodinámica y su mayor peso cancelaron la poca ventaja aerodinámica que tenían, por lo que los biplanos dominaron. Con alas en voladizo, la ventaja aerodinámica de los monoplanos se hizo más importante y los biplanos casi desaparecieron.

Algunos biplanos acrobáticos (como el famoso Pitts SC1) permaneció, probablemente porque con una envergadura más corta tienen un momento de inercia menor en el balanceo y, por lo tanto, ruedan un poco más fácilmente.

Los biplanos tienen áreas de ala típicamente más altas para aviones del mismo tamaño. Recuerdo que el biplano en el que tomé un viaje se estrelló no una hora después porque en una final corta atrapó una ráfaga de viento y terminó boca abajo en la pista.

(Todos estaban bien, pero nunca olvidas la lata que cuelga el sonido de una bicicleta de un accidente de avión.)

Comentarios

• Durante la Primera Guerra Mundial, el Fokker Triplane era realmente maniobrable. < acepilots.com/wwi/fokker_triplane.html > » Sin duda el caza más famoso de la Primera Guerra Mundial, el Fokker Dr I fue una revelación cuando entró en servicio en el frente occidental en 1917. El JG 1 de Manfred von Richthofen fue el primer Jasta en reequiparse con el nuevo luchador, y en las hábiles manos de sus numerosos ases, el Dr. I demostró ser un oponente formidable. El Dr. I permaneció en servicio en el frente occidental hasta que fue reemplazado por el superior Fokker D VII en mayo de 1918. …
• Solo unas semanas antes de eso, sin embargo, el principal as de Alemania, el gran Barón Rojo , había sido asesinado a los controles de un Dr. I. El revolucionario diseño de triplano adoptado por Fokker se inspiró en el igualmente exitoso Triplane de Sopwith, y aunque se construyó en cantidades notablemente pequeñas, la leyenda del Fokker Triplane lo ha convertido en el avión más conocido que surgió de Primera Guerra Mundial »
• Oh, y los británicos también tenían un Triplano.También parece muy eficaz, aunque no tan conocido como el Fokker Triplane < thevintageaviator.co.nz/projects/sopwith-triplane / … > Imagen < thevintageaviator.co.nz/sites/default/files/styles/… >
• Imagen de Fokker Triplane < plane-encyclopedia.com/wp-content/uploads/2016/06/… > Arrgh, el enlace no ‘ no funcionará … Pero si se pega en un navegador lo hará …