Какие специальные характеристики или методы управления имеют бипланы?

Короткий ответ:

Для уточнения: эквивалентность между бипланом и монопланом означает, что оба имеют одинаковую площадь крыла и один и тот же двигатель. Тогда основными отличиями в маневрировании являются:

• Биплан имеет лучшее ускорение крена, чем эквивалентный моноплан.
• Биплан имеет более высокую скорость крена, чем эквивалентный моноплан на тех же скоростях.
• Весь полет биплана происходит на более низких скоростях, что приводит к снижению требований к пространству для всех маневров. Это также означает, что инерционные эффекты менее выражены: при подтягивании меньше кинетической энергии, доступной для восхождения, поэтому (например) повороты молота закончатся меньшим увеличением высоты.

Различия в обращении: биплан имеет

• понизьте усилия элерона для такого же тарифа крена на такой же скорости
• более легкие силы управления в целом из-за более низкой скорости полета

Различия в производительности:

• более короткие взлетно-посадочные расстояния
• более низкая скорость стойла
• гораздо более низкая максимальная скорость
• более низкие оптимальные скорость и ряд круиза
• более низкая потребляемая мощность из-за более низких скоростей полета, или если оба используют один и тот же двигатель, лучшее соотношение мощности к весу

по сравнению с эквивалентным монопланом. Эти различия наиболее выражены, если самолет несет только пилота и не много полезной нагрузки.

Техника полета такая же, как и для монопланов. Косвенно, различия, вероятно, связаны с различиями в дизайне. Пример: несколько бипланов получают прибыль от наличия убирающегося шасси, в то время как убирание механизма имеет смысл для монопланов с более высокой силовой нагрузкой (установленная власть относительно области крыла).

Объяснение

Бипланы имеют два основных отличия:

• Меньший размах крыла на той же площади крыла, и
• Проволока крепления приводит к очень легким крыльям биплана.

Меньший промежуток уменьшает демпфирование крена и инерцию крена, таким образом, биплан ускорится в крен быстрее, чем эквивалентный моноплан и достигнет более высокой скорости крена. Это главное отличие в маневрировании.

Меньший размах крыла приводит к более индуцированному сопротивлению, если оба имеют одинаковую массу и одинаковую скорость. С проволочной связью это условие нереально, и эквивалентный биплан будет намного легче. Если конструкция составляет существенную часть массы самолета (это характерно для пилотажных самолетов), то в результате может быть легко меньше индуцированное сопротивление, несмотря на меньший размах, а также меньшая нагрузка на крыло. Это, в свою очередь, означает, что оба летают с разной скоростью: биплан сможет летать намного медленнее, но аэродинамическое сопротивление крепления ограничит его низкими скоростями. Это также означает, что инерционные эффекты менее выражены: меньшая масса и меньшая скорость биплана объединяются для заметного отличия от эквивалентного моноплана.

Для пилотажных показов это идеальный вариант: все действия проходят близко к зрителям, а биплану потребуется гораздо меньшая площадь для всех маневров, чем эквивалентный, но более тяжелый моноплан. Недостатком являются низкая максимальная скорость и низкий диапазон.

Еще одним отличием в производительности являются гораздо более короткие взлетные и посадочные расстояния из-за более низкой нагрузки на крыло, что приводит к более низкой скорости сваливания. Оптимальная выносливость и оптимальные скорости диапазона ниже, чем у эквивалентного моноплана, поэтому все полеты на биплане происходят на более низких скоростях, что выгодно для учебных самолетов.

Поскольку управляющие силы пропорциональны динамическому давлению, биплан будет иметь меньшие управляющие силы, чем эквивалентный моноплан. Здесь эквивалентность также означает, что относительная хорда всех управляющих поверхностей одинакова. В действительности хороший проектировщик выберет более высокую относительную хорду для поверхностей управления биплана, чтобы гарантировать, что силы Управления выше их требуемого минимума.

Тяжелые, ненадежные двигатели первых лет сделали бипланы идеальным способом взлета в воздух. Как только двигатели стали более мощными и позволили более высокую полезную нагрузку, моноплан стал лучше подходит для перевозки пассажиров и грузов на более высоких скоростях и на большие расстояния.

В двух словах, преимущества и недостатки:

Преимущества

• Бипланы (или трипланы ) обычно могут поднимать до 20% больше, чем моноплан аналогичного размера с аналогичным размахом крыльев. Биплан будет поэтому, как правило, имеют более короткий размах крыльев, чем эквивалентный моноплан, который стремится обеспечить большую маневренность.
• Распорки и связывать провода типичной формы биплана прогон коробки. Особенно при разделении на отсеки это позволяет получить очень легкую, но прочную и жесткую конструкцию крыла. Это позволяет биплану летать с очень малой мощностью…

Ущерб

• Каждое крыло отрицательно влияет на аэродинамику другого крыла, требуя большей общей площади поверхности для создания той же подъемной силы, что и крыло. эквивалентный моноплан.
• Биплан, как правило, также производит больше сопротивления, чем моноплан, особенно по мере увеличения скорости.

технический прогресс

В первые дни (1900-1930-е годы) самым большим преимуществом бипланов было наличие вдвое большей площади поверхности и жесткой конструкции для поддержки Крыльев. Но в настоящее время высокопрочные углепластики позволили построить крылья с очень высоким соотношением сторон без какой-либо (или небольшой) внешней поддержки. С появлением стальных, а затем алюминиевых воздушных каркасов предыдущие соображения были немыми, и монопланы стали более распространенными, чем бипланы.

У НАСА есть историческая дискуссия об этом.

Бипланы работают как кирпичи. Они теряют высоту быстрее на низкой скорости, и их гораздо легче остановить. Они имеют больше сопротивления и войдут вращение более легко. Они гораздо более восприимчивы к встречным ветрам, чем монопланы, и поэтому могут взлетать и приземляться только в относительно умеренных условиях, так как они легко переворачиваются.

Преимущество у них в том, что они могут поворачиваться намного быстрее, чем моноплан, поэтому в настоящее время они в основном используются для акробатики, например, специальные Питты.

Во время войны летчики Fairey Swordfishes и светлячки были в большой опасности от гораздо более быстрых Bf109s. Они бы сбежали, упав в океан в виртуальном свободном падении, а затем вытащив в последний момент. Любой пилот Мессершмидта, достаточно глупый, чтобы последовать за ними в этом маневре, будет выполнять их последнюю миссию.

Принципиальной разницы в обработке нет. Оба имеют одинаковый набор рулей, и стабильность достигается с использованием одних и тех же методов, поэтому методы пилотирования одинаковы. Там, как правило, разница в производительности. Бипланы теряют скорость быстрее, но немного маневреннее.

Основным преимуществом биплана является то, что он может быть построен из менее прочных материалов, потому что крылья короче, а конструкция крепления коробчатой балки очень хорошо распределяет нагрузки. Это часто означало меньший вес, который компенсировал увеличенное сопротивление.

Основным недостатком биплана является то, что более короткий размах крыла означает меньшее соотношение сторон и, следовательно, более высокое индуцированное сопротивление, которое доминирует на низкой скорости, а большая лобовая площадь и площадь поверхности (интерференция между Крыльями означает, что они менее эффективны, чем они были бы независимо) означают более высокое сопротивление формы, которое доминирует на высокой скорости. Таким образом, биплан нуждается в более сильном двигателе для того же веса и не будет скользить так далеко, если двигатель выйдет из строя.

До того, как были разработаны консольные (без крепления) крылья, крепление не позволило монопланам достичь гораздо более низкого сопротивления, а их более высокий вес отменил небольшое аэродинамическое преимущество, которое они имели, поэтому доминировали бипланы. С консольными крыльями аэродинамическое преимущество монопланов стало более важным, и бипланы почти исчезли.

Несколько пилотажных бипланов (например, знаменитый Pitts SC1) остались, скорее всего, потому, что с более коротким размахом крыла они имеют более низкий момент инерции в рулоне и поэтому катятся немного легче.

Бипланы, как правило, имеют более высокие площади крыла для самолетов того же размера. Я помню, что биплан, на котором я катался, разбился не на час позже, потому что на коротком финале он поймал порыв ветра и оказался вверх ногами на взлетной полосе!

(Все были в порядке, но вы никогда не забудете жестяную банку, свисающую с велосипеда звук авиакатастрофы .)