Двугранное крыло в биплане

Есть ряд самолетов, которые уже сделали это, по крайней мере, немного.

Конструкции Quickie с тандемным крылом Rutan имеют именно такую ​​конфигурацию, за исключением того, что крылья радикально расположены в шахматном порядке, поскольку переднее крыло является поверхностью управления дифферентом / тангажем, а двугранные / угловые углы меньше. Но если смотреть прямо вперед, то вот оно.

Угол переднего крыла в основном там, потому что туда идут колеса. Версии 2-местного Q2 с обычным трехопорным механизмом имеют почти прямое нижнее крыло, потому что большая часть углового угла «мешает» (кончики у земли теперь становятся проблемой без колес).

Проблема с настройкой в ​​другом, кроме возможности поставить шестерню на законцовки крыла в приложении Рутана, смысла в этом нет. Эти прямоугольные крылья компенсируют двугранные крылья, формируют перспективу устойчивости к крену, делая результат более или менее таким же, как если бы все крылья были прямыми. Если вы действительно хотите поставить туда колеса, вы должны сделать так, чтобы лонжероны выполняли двойную функцию в качестве очень длинных листовых рессор (изгибающие нагрузки при посадке намного сильнее воздействуют на лонжероны, чем нагрузки в полете), и есть проблемы с наземным управлением с колесами, поэтому далеко друг от друга.

Таким образом, можно было бы также избежать проблем с изготовлением изогнутых лонжеронов и сделать их прямыми в первую очередь или, по крайней мере, с более нормальными двугранными углами. Это более или менее просто то, что выглядело круто с точки зрения научной фантастики.

С точки зрения физики нет особой необходимости иметь двугранный угол в самолете. Он там для стабильности. Если вы перекатываетесь в одну сторону, вы, естественно, начинаете соскальзывать в эту сторону. В самолете с положительным двугранным углом это скольжение означает, что нижнее крыло будет иметь большую подъемную силу, чем верхнее крыло. Это создает момент качения обратно к уровню.

Анедральное (отрицательное двугранное) крыло имело бы противоположный эффект, увеличивая скорость крена от уровня. Обратите внимание, что это не обязательно плохо: самолеты (например, Ан-225 ) могут быть слишком устойчивыми и, следовательно, их будет слишком сложно катить, когда вы действительно этого хотите. Наличие прямоугольных крыльев решает эту проблему.

Но есть и другой эффект. И двугранный, и угловой немного уменьшают подъемную силу. Поскольку векторы подъемной силы каждого крыла не параллельны, небольшая часть подъемной силы, которую могли создать крылья, теряется. Это приводит к немного более высокой скорости сваливания и немного большему сопротивлению.

Короче говоря, любое «хорошее», которое могли бы сделать два противоположных набора крыльев, отменяло бы друг друга*, а «плохое» складывалось бы вместе. Вы могли бы заставить такой самолет летать, просто он был бы менее эффективен, чем в противном случае.

*Конечно, если они не под одинаковыми углами, или один больше другого, или у них разная форма аэродинамического профиля и т. д., то они не будут полностью компенсироваться, и вы все равно получите некоторый эффект, основанный на один "сильнее".

Еще в 1980-х годах (когда «Звездные войны» были еще довольно свежими) существовала пара различных моделей радиоуправляемых моделей, которые имели компоновку «X-wing» — бескаркасный биплан с приблизительно равными верхним и нижним углами поперечного сечения. Один был уткой, другой бесхвостым (чтобы еще больше походить на крестокрыл из фильма).

Они летели нормально, с очень нейтральной стабильностью «идет туда, куда вы указываете» (до 3D, до разворота) пилотажного самолета. Они не могли летать на лезвии ножа, потому что у них было мало полномочий на руль направления и они не могли держать нос поднятым при крене 90 градусов (и были неаккуратны при крене по той же причине), но в неакробатическом полете они управлялись примерно так же. а также обычный дизайн среднего крыла с нулевым двугранным углом.

Основная проблема с бипланами - это расстояние между плоскостями относительно хорды крыла. Они должны быть хорошо разделены, чтобы избежать помех и, следовательно, неэффективности. Квадратный нижний плюс двугранный верхний увеличивают разделение по направлению к кончикам, делая их более эффективными. С другой стороны, центральные секции сгруппированы близко друг к другу, что делает их неэффективными. Но наконечники уже страдают от большей неэффективности из-за протекания воздуха вокруг концов, а центральные секции обеспечивают основную подъемную силу. То, что вы на самом деле делаете, делает все крыло неэффективным. Вот почему многие бипланы поднимают верхнюю центральную часть намного выше фюзеляжа на распорках кабины.

Что касается двугранного угла, то два угла уравновешивают друг друга. Если вам нужна стабильная плоскость, вам нужно увеличить двугранный угол над угловым.

Под экстремальными углами, скажем, 45 градусов, крыло имеет значительную боковую площадь. Эта конфигурация на самом деле распространена на высокоскоростных ракетах класса «воздух-воздух» в сочетании с крестообразным хвостовым оперением, поскольку поверхности управления теперь могут создавать боковые силы, и это может значительно улучшить маневренность.