Почему трехопорных бипланов почти не было?

Это немного больше, чем совпадение. Вы также можете спросить, почему так мало бипланов с убирающимся шасси. Причина аналогична.

1. Бипланы винтовые (кроме этого ), и почти во всех случаях пропеллер находится спереди. Эффективные пропеллеры имеют большие размеры и требуют более длинного шасси при использовании трехопорного шасси. Конечно, во время разгона самолет поднимет хвост, так что винт немного опустится, но это происходит на ровной и чистой площадке, поэтому во время разбега можно позволить себе меньшие допуски, чем во время всех других наземных операций.
2. Трехколесные передачи создают значительно большее сопротивление. Переднее шасси находится непосредственно за винтом и в его встречном потоке, поэтому его вклад в сопротивление обычно составляет 40% от всего сопротивления шестерни. Шестерни трехколесного велосипеда стали меньше тормозить (каламбур), когда втягивание шестерни стало стандартным.
3. Бипланы строятся легкими , а тяжелый двигатель не может располагаться на большом расстоянии от центра тяжести. Где вы устанавливаете переднюю опору? Места для другой части конструкции очень мало. И как только эта носовая опора изготовлена ​​на самолете, ее расстояние от основного шасси довольно мало. Любая неровность на поле будет вызывать сильные колебания тангажа при ударе носовым колесом. Лучше иметь хвостовое колесо или салазки на некотором расстоянии от основных колес.
4. Трехколесные передачи стали необходимостью с более высокими нагрузками на крыло и более высокими посадочными скоростями . Бипланам не нужны мощные тормоза. Наоборот, на травяном поле хвостовым тягачом управлять легче. И с их короткими пробегами по земле бипланы часто работают с травяных полей.

Не то чтобы трехколесные шестерни не пробовали. См. изображение Breguet 6 ниже ( источник ), что доказывает, что бипланы-толкач также были разработаны. Синхронизация пушек устранила последнюю причину не размещать винт впереди.

Конфигурации биплана и хвостового колеса не имеют прямого отношения, но оба являются симптомами исторического стремления к легкому весу.

Учитывая довольно неэффективный двигатель в классе 70-150 л.с., подъем как пилота, так и любого полезного груза является сложной задачей. Общий вес должен быть строго ограничен. Биплан конструктивно более эффективен или, другими словами, дает такому самолету лучшие летно-технические характеристики, чем моноплан. Точно так же хвостовое колесо просто меньше и легче носового колеса.

Двигатели мощностью 200-2000 л.с. придавали моноплану такие скорости, которых не мог достичь биплан, поэтому от биплана практически отказались. Но потребность в легком весе оставалась почти столь же насущной, и, поскольку громоздкий двигатель большой мощности также занимал пространство в носовой части, а пилоты уже привыкли к хвостовым колесам, хвостовое колесо оставалось привычным.

Но эти быстрые монопланы имели высокие взлетную и посадочную скорости и, следовательно, большие путевые скорости, прежде чем руль направления мог сработать. Крутящий момент двигателя делу не помог. Поскольку мощность двигателей и скорость взлета быстро увеличивались, многие истребители времен Второй мировой войны замыкались на земле при рулении или посадке, а иногда и убивали пилота в процессе. Носовое колесо оказалось более управляемым, и к концу Второй мировой войны носовые колеса начали появляться.

По совпадению, 1940-е также ознаменовались появлением реактивного двигателя. Прототип Messerschmitt Me 262 имел хвостовое колесо. Однако наземное управление этими ранними, но беспрецедентно быстрыми Me 262 было нервным, в то время как внезапно в носовой части появилось пустое пространство и, как следствие, потребовался дополнительный вес, а двигатели стали настолько мощными, что вес стал меньшей проблемой. Поэтому Мессершмитт перешел на носовое колесо для серийной версии. Большинство реактивных самолетов, разработанных во время Второй мировой войны, с первого дня имели носовые колеса.

Положение винта, упомянутое в некоторых ответах, не особенно актуально для бипланов. Это просто совпадение, что большинство самолетов с поршневыми двигателями, би- или моно-, являются тракторами. Бипланы-толкачи, такие как RAF FE2 и Vickers FE8, также имели хвостовые колеса в стандартной комплектации (у некоторых также были полозья или небольшие носовые колеса, установленные над землей на основной конструкции БПЛА, чтобы предотвратить занос носа). Только во время Второй мировой войны было обнаружено, что у толкающего моноплана не хватает хвостового колеса, и в этих конструкциях использовалось носовое колесо, звезда которого случайно восходила. Хвостовое колесо даже пережило эпоху монопланов Второй мировой войны, а в некоторых случаях сохранялось вплоть до послевоенной эры реактивных самолетов. Например, Supermarine понадобилось еще десять лет, чтобы проснуться и почувствовать запах кофе, как они говорят:

Как вы подозревали, это эволюционное совпадение. По мере совершенствования методов строительства и материалов, многослойные крылья устарели, будучи менее эффективными по сравнению с сопоставимой в остальном конструкцией с одним крылом.

Когда бипланы вымерли, по воле случая начала свое «триумф» трехопорная передача. Это два отдельных достижения в технике. Можно было бы вполне совместить бипланную компоновку крыла с трехопорным шасси, просто уже нет смысла использовать бипланную компоновку.

Есть еще одна причина, своего рода утраченное искусство среди современных авиаконструкторов: балансировать вертикальное и поперечное сопротивление.

Ранние самолеты летали с гораздо меньшей скоростью, что делало их гораздо более восприимчивыми к боковым порывам ветра. Большие установленные вперед колеса под и перед фюзеляжем помогли сбалансировать силы сопротивления бокового ветра на вертикальное оперение, в то же время разумно давая заднему вертикальному аэродинамическому профилю преимущество при более низких углах атаки (рысканье).

Конфигурация биплана также снижает крутящий момент от порывов бокового ветра по сравнению с монопланами с крылом одинаковой площади. (Монопланы решают эту проблему с помощью конфигурации «высокое крыло», которую также можно увидеть в бумажных самолетиках).

Таким образом, фиксированное шасси с наклоном вперед действительно служит еще и аэродинамической цели (на Fokker DR-1 туда даже поставили четвертое крыло). Окончательное преимущество трехопорного шасси можно было увидеть при посадке высокоскоростного космического корабля "Шаттл": он позволил уменьшить угол атаки крыла до неподъемного состояния при раскатывании на высокой скорости. Более высокие скорости захода на посадку и посадки делают самолет менее восприимчивым к воздействию бокового ветра, что делает этот метод посадки предпочтительным (в любую погоду) при условии достаточной длины взлетно-посадочной полосы.

Можно задаться вопросом, сможет ли биплан вернуться в качестве сверхлегкого самолета для отдыха. С таким дизайном можно чувствовать себя в большей безопасности, чем с другими.