Domanda:
Perché gli aeroplani più vecchi hanno un'ala sia sulla parte superiore che su quella inferiore dell'aereo?
Ethan
2015-08-27 03:18:26 UTC
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Il primo aereo dei fratelli Wright aveva una doppia ala. Questo concetto continuò durante la prima guerra mondiale e negli anni '30: perché questo concetto era popolare?

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Non tutti gli aeroplani più vecchi sono biplani. Guarda il Bleriot XI che ha attraversato il canale nel 1909.
@Ethan Stai chiedendo informazioni su biplano vs monoplano o sulla [configurazione dell'ala] (https://en.wikipedia.org/wiki/Wing_configuration) del biplano (un'ala bassa e un'ala alta)?
Sei risposte:
#1
+27
Dan Hulme
2015-08-27 03:38:40 UTC
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Principalmente per forza. Fino al 1920 circa, le ali utilizzavano profili alari molto sottili ed erano principalmente realizzate in tessuto teso su un telaio di legno. Il longherone principale era troppo sottile e sarebbe stato incline a piegarsi se avesse dovuto sostenere l'intero peso dell'aereo in una singola campata. Solo utilizzando due ali, quella superiore come elemento di compressione e l'altra come elemento di tensione di un traliccio, la forza necessaria era possibile.

Airfoil thickness comparison by D.R. Kirk, Florida Institute of Technology

Confronto dello spessore del profilo alare con DR Kirk, Florida Institute of Technology (immagine fonte)

Nella tua foto puoi quasi vedere i cavi che corrono dall'ala superiore (vicino ai montanti del fuoribordo) al punto in cui la parte inferiore l'ala si unisce alla fusoliera. Questi fili sopportano la maggior parte dello sforzo in volo, distribuendo il carico sulle ali. È lo stesso principio dell'uso dei triangoli nella costruzione di tralicci o ponti elettrici.

I monoplani di quel tempo richiedevano ancora più controventi. Guarda l'immagine di una replica dell ' Etrich Taube, un aereo molto popolare del periodo precedente la prima guerra mondiale.

Etrich Taube in flight

Etrich Taube in volo. Nota il traliccio sotto l'ala e i numerosi fili che lo mantengono in forma (foto fonte).

L'apertura alare più corta di un biplano riduce anche il carico sulle ali. I biplani tendono ad avere molta portanza (per le loro dimensioni) a causa dell'ampia area alare, ma anche molta resistenza, quindi sono piuttosto inefficienti nel complesso. C'erano anche triplani, con tre aerei principali per una portanza ancora maggiore nella stessa apertura alare. I piloti della prima guerra mondiale chiedevano il più alto tasso di rollio, che poteva essere ottenuto al meglio con i biplani.

Nel periodo tra le due guerre mondiali, l'uso di alluminio ad alta resistenza per gli aeromobili e la cellula monoscocca ha permesso a entrambe le cellule di diventare più resistenti. Ciò significava che i modelli monoplano diventavano più pratici, anche se gli aviatori più anziani non credevano che un monoplano potesse essere abbastanza forte. Non appena i monoplani sono diventati pratici, i miglioramenti in termini di efficienza e prestazioni di volo li hanno visti sostituire i bi e tri-aerei.

Quindi avevano bisogno di 2 ali per reggere meglio l'aereo, ma nella seconda guerra mondiale avevano ali più forti per tenere meglio il corpo dell'aereo. Questo è fondamentalmente quello che stai dicendo.
Non sto dicendo che ti sbagli, ma ci sono molti [monoplani di legno] (https://en.wikipedia.org/wiki/Hughes_H-4_Hercules) che potrebbero essere spiegati.
@RedGrittyBrick L'oca aveva ali spesse circa tre metri e volava solo una volta. Non ha davvero bisogno di molte spiegazioni.
@DanHulme: E che dire del Mosquito, la "meraviglia di legno"? La tua spiegazione è giusta per metà, ma ometti che i profili alari inizialmente erano molto sottili, quindi non potevano portare internamente la struttura necessaria. Usare l'acciaio, tra l'altro, non avrebbe fatto la differenza.
Capisco come l'ala superiore subisca la compressione (perché il filo volante è ad angolo), ma quello che non capisco è come e perché l'ala inferiore di un biplano è il membro di tensione? .. @Dan Hulme @Peter Kämpf
@JessicaHam: Pensa a una trave di legno. Sostienilo sulle estremità e aggiungi un carico nel mezzo. Si piegherà, allungando le parti inferiori e comprimendo le parti superiori. Ora rimuovi tutto il legno al centro e lascia solo lo strato superiore e inferiore. Sostituisci ciò che è stato portato via con montanti e cavi. Questo è ciò che fa un progettista di biplano: crea una trave forte ma leggera per carichi di flessione elevati.
#2
+26
RedGrittyBrick
2015-08-27 14:16:52 UTC
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All'inizio, sembra davvero che le persone non avessero capito cosa funzionava meglio

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Horatio Frederick Phillips, 1904 Multiplane. Volo più lungo 50 piedi (15 metri) enter image description here
Gianni Caproni, 60 ca. 1921. Si è schiantato al secondo volo

Una struttura a trave scatolare rinforzata con cavi può probabilmente fornire una resistenza e una rigidità migliori rispetto a un singolo longherone di legno molto più lungo.

Un vantaggio di più ali è che puoi avere ali più corte e questo può migliorare la manovrabilità in combattimento

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Triplano Fokker. 1917

Forse una domanda migliore è perché le persone hanno optato per solo due ali quando avrebbero potuto averne venti?

Ancora una volta, la tua risposta è la migliore del gruppo. È un peccato che così poche persone possano apprezzarlo.
"tesoro, vieni a cena." "Tra un minuto, non appena avrò risolto il problema con questo indicatore di 'flaps disagree' ..."
Qual è il nome dell'aereo nell'immagine 1 e nell'immagine 2? Volavano davvero?
@AirCraftLover: Ho aggiunto didascalie. Volarono brevemente. Vedi [modelli recenti di multiplane] (https://www.youtube.com/watch?v=SxDJkP9cB88)
Grazie per l'info.
Se vediamo dall'Horatio Frederick Phillips (anche dal modello sul video Youtube) e dal multiplano di Gianni Caproni, le ali sono impilate esattamente una sopra l'altra. Perché erano diversi dal triplano? Come posso vedere quel triplano, il barcollante è inclinato in avanti. Perché deve essere così se può essere impilato come il multiplane?
@AircraftLover: Sarebbe una buona [nuova domanda] (https://aviation.stackexchange.com/questions/ask) - tranne che è [già stato chiesto] (https://aviation.stackexchange.com/q/52057/ 1289)
Sicuro. Lo chiederò.
Potresti avere abbastanza background per rispondere al motivo per cui non c'erano biplani senza coda dopo il primo lotto. https://aviation.stackexchange.com/q/67441/31425.
#3
+14
aeroalias
2015-08-27 04:40:34 UTC
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La ragione principale per avere più ali nei primi anni dell'aviazione era la mancanza di disponibilità di materiali con una resistenza sufficiente.

Il vantaggio principale del biplano è che le ali potevano essere più corte per un dato ascensore. Durante le fasi iniziali dell'aviazione, i materiali disponibili per la fabbricazione degli aerei erano legno, tessuto drogato, ecc. Gli elementi strutturali realizzati con questi non avevano una resistenza sufficiente, limitando le dimensioni delle ali.

I primi aerei avevano anche motori meno potenti, con conseguente velocità inferiore. In questo caso, la velocità di stallo inferiore dei biplani era vantaggiosa.

I biplani avevano un'ottima manovrabilità (migliore velocità di rollio) rispetto ai monoplani. Questo è il motivo per cui i triplani sono stati sviluppati durante la WWWI.

Sopwith Camel
" SopTri3 "di http://www.earlyaviator.com/archive/a/images/tripe_peggy.jpg. Licenza di dominio pubblico tramite Commons. Tuttavia, con l'avvento di materiali migliori come le leghe di alluminio, gli svantaggi aerodinamici dei biplani sono diventati evidenti e i monoplani sono diventati rapidamente la scelta di progettazione preferita.

Con il miglioramento della resistenza del materiale, le proporzioni sono diventate sempre più grandi, con gli aerei civili che devono affrontare limitazioni operative (aeroportuali) piuttosto che limitazioni di forza nella lunghezza alare.

Tuttavia, i biplani sono ancora utilizzati. La migliore manovrabilità e la bassa velocità di stallo li rendono famosi velivoli acrobatici.

aeroalias da quando hai iniziato su questo sito hai avuto le migliori risposte. Quindi continua a dare anche ad altre persone buone risposte. Grazie per aver risposto alla mia domanda.
@Ethan, non aver paura di aspettare qualche ora, o anche un paio di giorni, per selezionare la risposta che funziona meglio per te. Non devi sempre accettare la prima risposta. (Non sto dicendo che questa volta sia stata la scelta sbagliata, ma qualcosa da tenere a mente.)
Per spiegare il mio voto negativo: i materiali non erano il problema. Alle velocità possibili 100 anni fa, una spessa ala di legno avrebbe avuto una forza sufficiente. No, era la prevalenza di profili alari molto sottili e altamente incurvati che semplicemente non avevano lo spazio per un longherone interno. A volte le tue risposte sono esatte, ma a volte stai solo indovinando. Questa volta hai indovinato. Guarda anche la risposta di @RedGrittyBrick's per alcuni validi motivi.
@PeterKämpf Sebbene un'ala di legno spessa possa avere una forza sufficiente, è troppo massiccia per essere utilizzata in quegli aerei a bassa potenza. Nota: la forza del legno si riferisce più meno alla sua densità, quindi non posso vedere un'ala massiccia di ebano o noce che lavora qui
#4
+6
Koyovis
2017-08-26 12:18:51 UTC
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In realtà, c'erano parecchi monoplani in giro anche all'inizio:

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1909: Bleriot XI attraversa la Manica nel 1910: il Fokker Spider vola intorno al campanile della chiesa di Haarlem. Il giovane Anthony ha 20 anni.

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1912: Deperdussin Monocoque, il primo modello con una pelle stressata fusoliera.
1913: Morane-Saulnier H

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

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1915: Fokker E III
1918: Junkers D.1

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

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1924: Fokker F.VII
1926: Ford Trimotor

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1933: Boeing 247
1934: DC-2

Tutte le immagini da Wikipedia

Bella collezione! Una buona aggiunta sarebbe il corridore [Deperdussin] (https://en.wikipedia.org/wiki/Deperdussin_Monocoque) del 1912, uno dei primi modelli con fusoliera a pelle stressata.
AilimjkzqqCMTämpf Fatto.
Antonov tre. Tee hee!
Ricorda che è un F.VII-3M, il 3 motore derivato dalla F.VII. È stato costruito su licenza da Ford che lo ha sviluppato nel loro Trimotor.
#5
+5
Dave
2018-06-20 03:52:48 UTC
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Anche se alcuni dei primi velivoli erano progettati con ali a sbalzo che non necessitavano di supporti in filo, c'erano ancora una serie di ragioni per cui il design del biplano a traliccio metallico rimase in uso per molto tempo. Come ogni nuova tecnologia, lo sviluppo richiede tempo. I progetti del designer Fokker Reinhold Platz durante la prima guerra mondiale sono un ottimo esempio. La sua spessa ala, i longheroni della scatola erano un progetto sano, ma la colla non era necessariamente molto forte e / o il lavoro qualificato per il montaggio era scarso, il che creava problemi e morti. Il legno non è il problema. L'abete rosso di alta qualità ha in realtà circa lo stesso rapporto resistenza / peso dell'alluminio per aeromobili, sebbene l'AL sia più isometrico, il legno si è dimostrato degno della costruzione di aeromobili se usato correttamente. Quando i longheroni della scatola Fokker fallirono, la voce si diffuse rapidamente e generò paura e odio da parte dei piloti a cui piaceva sapere che le loro ali non si sarebbero piegate. Ai piloti non piacevano i biplani e volevano "quello che sappiamo già funziona". Il triplano aveva longheroni a scatola ed erano vere ali a sbalzo senza rinforzi e montanti, tuttavia i piloti se ne allontanarono con grande paura e si rifiutarono di pilotarlo. Quindi, Platz ha aggiunto i montanti interplani per legare insieme tutte e tre le ali alle estremità puramente per l'impressione che ha fatto sui piloti. I fili sono stati tuttavia eliminati. Il monoplano Fokker D8 aveva una vera ala a sbalzo che presentava anche alcuni problemi di qualità all'inizio che ovviamente di solito finiscono con una morte, e ai piloti non piaceva. I monoplani cablati non avevano vantaggi, alta resistenza, portanza inferiore e più deboli dei biplani. A piloti, passeggeri e investitori piacevano i biplani. I progettisti alla fine hanno dimostrato la loro conoscenza ai piloti e al pubblico, ma come ogni altra cosa c'è un enorme elemento psicologico: una paura non del tutto invalida che ha rallentato il progresso. I militari sono i peggiori nell'accettare nuove idee, con una lunga storia di accettazione solo del provato e del vero, senza alcun reale desiderio di mettere i piloti a rischi inutili. Inoltre c'erano due distinti vantaggi per i biplani, portanza adeguata con apertura alare più corta, oltre all'elevato tasso di rollio associato, e la forza era, ed è, molto buona, erano infatti difficili da battere.

#6
+1
Prashant Saraswat
2018-06-20 06:53:54 UTC
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La forza strutturale non era la ragione principale dei primi biplanari. Otto Lilenthal ha fatto i suoi esperimenti di aliante in una struttura simile a un monoplano. I fratelli Wright stavano seguendo le sue ricerche ma volevano creare un volo a motore. Il primo motore non aveva potenza sufficiente. Un biplano potrebbe generare più portanza a velocità inferiore. Un monoplano non potrebbe. Questa è stata la ragione principale per la scelta di un design biplano.

Negli anni '30, gli aerei a motore erano molto più veloci degli alianti di Lilienthal. Quando abbiamo rivisitato gli aerei sottodimensionati (a propulsione umana o solare), siamo tornati ai monoplani. Quindi l'affermazione che i biplani fanno più portanza a basse velocità è sia falsa che irrilevante. -1.
Il motivo per cui un biplano poteva generare più portanza a velocità inferiori era perché aveva un'area alare maggiore a parità di peso. Ciò era possibile solo perché era intrinsecamente più forte di un monoplano dello stesso peso.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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