Вынос верхнего крыла биплана

[Kot-pilot]

Господа офицеры, просветите, почему не у всех бипланов были разнесены верхнее и нижнее крылья.

Вынос верхнего крыла вперёд делается для уменьшения влияния потока от нижнего крыла при посадке,
лучше обзор вперёд для лётчика.

В частности, хорошо летал биплан Ньюпор, модификаций которого было больше 20ти, у него как раз были
крылья разнесены. Но ему на смену пришёл почему-то SPAD, у которого оба крыла были одно над другим.
При снижении в горизонтальном положении, планировании, возмущённый воздушный поток нижнего
крыла мешает работе верхнего, а при вертикальном манёвре - увеличении угла атаки - центр давления
смещается вперёд одновременно на обоих, центровка самолёта - назад, что вызывает неуправляемое
кабрирование. То есть с точки зрения баланса расположение крыльев одно над другим менее удачное.
У Ньюпора даже при большом угле атаки ЦТ оказывался впереди аэродинамического фокуса.

Почему же тогда бипланы такой схемы успешно летали? Т.е. SPAD был удачной конструкцией. Как удалось
рассчитать его аэродинамику, что крылья были одно над другим и друг другу не мешали?

 

[Замполит...прости господи]

Как удалось
рассчитать его аэродинамику, что крылья были одно над другим и друг другу не мешали?

Скорее всего тогда никто и ничего не считал. Время было такое, пока ты считаешь, противник сбивает  :IMHO. Потом уже теория появилась, а сначала было конструкторское чутьё.

 

[Замполит...прости господи]

а при вертикальном манёвре - увеличении угла атаки - центр давления
смещается вперёд одновременно на обоих, центровка самолёта - назад, что вызывает неуправляемое
кабрирование.

Просто ужас  😱. Насколько ЦД смещался вперёд ? Насколько ЦТ смещался назад ? Какое их изначальное местоположения ? Насколько "неуправляемое" было кабрирование ? У Вас есть такие данные ?
Наверное не всё так печально и не всё так верно, как кажется.

 

[Замполит...прости господи]

Не стоит думать, что при выполнении Петли Нестерова угол атаки изменяется так же , как и угол тангажа. Ну крутил он вертикаль , к примеру, на угле атаки до  10-12 градусов. Насколько такое изменение угла атаки приведёт к смещению ЦД в мм(или процентах) ?

 

[Georgiy]

Продольная устойчивость повышается при увеличении продольного "V". Привожу рисунок пучка сил из Книги Д.А.Брейко "Основы авиации" за 1917 г. слева устойчивый аппарат с продольным "V", справа без продольного "V".

Фактически продольное "V" получится, даже если мы  угол установки стабилизатора сделаем одинаковым с крылом - из-за скоса потока, угол атаки стабилизатора будет меньше.

Если мы видвигаем нижнее крыло назад, то скос потока автоматически получаем на нем! А если еще и уменьшим угол атаки его, по сравнению с верхним - без хвоста можем летать.

Вынос также влияет на штопорные характеристики, но это лучше Пышнова почитать... четыре тома...

 

[fan444]

Я  не  уверен,  что  самолеты  той  поры  не  считались.  Считались  профессорами  от  авиации.  Очень  талантливые  были  люди  и  как  правило  видно,  что  самолеты  постоянно  доводились  от  серии  к серии.

 

[KAA]

Янеуверен,чтосамолетытойпорынесчитались.Считалисьпрофессорамиотавиации.Оченьталантливыебылилюдиикакправиловидно,чтосамолетыпостояннодоводилисьотсериик серии. 

Наберите в поисковике "триплан "КОМТА",и почитайте,что насчитали тогда наши профессора! ;D
Строили самолёты методом проб и ошибок.И конструкторская интуиция имела особое значение. Сразу видно-кто был "ху"! Пример тому-"Русский Витязь" Сикорского и история модификаций "Ильи Муромца". Сикорский не сразу понял,что залогом успешности этого самолёта было большое удлинение крыла,и пытался уменьшить размах. Эти самолёты летали совсем плохо. Вообще,теория крыла конечного размаха ещё не была достаточно разработана.

 

[mfs68]

Я только две копейки вставлю...
   У бипланов  с выносом верхнего(По-2) или нижнего крыла (Мистраль) делают разницу по углу атаки,т.е. если верхнее крыло вынесено вперёд, то угол атаки на 2...3 градуса больше нижнего,которое находится за ц.т. аппарата.Такие бипланы более мягкие на срыв ,т.к. вынесенное верхнее крыло начинает срываться раньше ,а нижнее находясь ещё в потоке и за центром тяжести работает, как стабилизатор возвращая аппарат на меньшие углы атаки(типа По-2).Если нижнее вынесено вперёд(типа Мистраль),то на нижнем на 2...3 градуса больше заднего верхнего крыла...
    вродьбы так...
  А Спады вооще чудо техники,передняя кромка крыла такая же острая как и задняя,ну прям f-16,на рисунке больно кругленькая передняя кромка 🙂

 

[mfs68]

От Спада... 🙂

 

[KAA]

А Спады вооще чудо техники,передняя кромка крыла такая же острая как и задняя

Это уж точно от незнания особенностей обтекания профиля и развития срыва. Явно не способствовало маневренным качествам самолёта и врядли заметно увеличило его макс. скорость. Читал я где-то,что эти аэропланы были маломаневренными,но скоростными,и тактику использовали соответствующую. Примерно во время создания этих самолётов произошло осознание причин срыва в  штопор. Похоже,первыми плодами науки аэродинамики воспользовались немцы, исделали истребитель Фоккер D-VII c толстым крылом,у которого не было резкого срыва.

 

[Georgiy]

Serg_P интересную статейку Вы привели К. Ристина "Секреты бипланов" из журнала "Model Airplane News".

Много внимания уделено разряжению между крыльями, что нижние элероны менее эффективны из-за этого и т.д.

Особенно понравилось:

"Без выноса нижнее крыло на больших углах атаки меньше участвует в создании подъемной силы, чем верхнее. После срыва потока нижнее крыло создает гораздо большую подъемную силу, чем верхнее. При положительном выносе крыла эта характеристика становится заметнее. Скошенный вниз поток от верхнего крыла удерживает поток воздуха у верхней поверхности нижнего крыла, и срыв потока на нем задерживается до достижения угла атаки 30° и выше. Нижнее крыло продолжает работать, как и его элероны, еще долго после срыва потока на верхнем крыле".

Такая штука, может быть и при задней центровке (Ц.Т. сзади фокуса самолета) даже сможет создать пикирующий момент? Проверить бы на По-2.

Может быть и у тандемов из-за этого прямая поляра сверху?

"При отвесном пикировании, когда на крыльях нулевая подъемная сила, между ними, вследствие выпуклых смежных плоскостей, по закону Бер-нулли образуется разряжение. При этом происходит притягивание крыльев друг к другу с силой, которая может превышать вес самолета.

При горизонтальном полете нижнее крыло типичного биплана, летящего со скоростью примерно в четыре раза превышающей скорость сваливания, может нести почти всю подъемную силу, в то время как верхнее крыло "вообще не нужно". Если же увеличить угол атаки, верхнеекрыло интенсивно включается в работу и может развивать приблизительно на 10% большую подъемную силу, чем нижнее крыло." !!!

Странное заключение:

"Положительный вынос не только немного увеличивает подъемную силу верхнего крыла, но также смещает вперед центр давления из обычного положения 22% САХ (для бипланов без выноса крыла) в положение 17-18% САХ при выносе крыла 50%. Это требует смещения центра тяжести вперед примерно на такое же расстояние."

У обычных плоско выпуклых профилей (не S образных) фокус то на 24-25% лежит а центр давления сзади него на крейсерских углах атаки.

До этого автор пишет что верхее (переднее) крыло работает меньше чем нижнее (заднее) и вдруг вперед Ц.Д. смещается при выносе?

У бипланов с выносом верхнего (По-2) или нижнего крыла (Мистраль) делают разницу по углу атаки,т.е. если верхнее крыло вынесено вперёд, то угол атаки на 2...3 градуса больше нижнего,которое находится за ц.т. аппарата.

У По-2 одинаковые углы и верхнего и нижнего крыльев, и правой и левой стороны одинаковые у корня  2 градуса.  У левых стоек на 20 минут крутка для компенсации реактивного момента винта.

 

[mfs68]

Прошу прощения,имел ввиду не сам По-2 ,а Типа По-2,то есть схема,конструкция.По-2 многим знаком  🙂.Как у него сделано не помню ,спорить не буду 😉

 

[Kot-pilot]

Что-то завяла тема... Народ редко интересуется чем-то незначительным, казалось бы. Вот решил разобраться, как влияет пропеллер на поддув крыла высокоплана снизу, благодаря чему Пайпер Каб взлетает аки вертолёт и садится так же
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1417881881

А что с разнесением по горизонтали верхнего и нижнего крыльев биплана? Одна польза определённо есть, особенно, когда мотор заглох в такой пикантной ситуации:

У По-2 крылья разнесены, у СПАД - нет

А что с влиянием крыльев друг на друга? Одно у другого отбирает подъёмную силу? Уверен, в каком-то старом учебнике была картинка, но не помню в каком. Кто видел такую? Скорее всего глава из книги "Теория биплана" (если такая вообще есть)

 

[Uptosun]

Господа офицеры, просветите, почему не у всех бипланов были разнесены верхнее и нижнее крылья. 

И у ЦАГИ и NACA были исследования на эту тему их можно скачать. Ответ так сопротивление меньше, а ещё углы установки разные  🙂

 

[NikVal]

@ Serg_P

Если возможно, поясните более подробно картинку в ответе #12. :-? Как возникают отмеченные моменты, и почему с разным знаком?

 

[Юрий Ер]

Скорее всего тогда никто и ничего не считал. Время было такое, пока ты считаешь, противник сбивает

Расчёт конечно был. Но знания в области аэродинамики были ограничены. Всё выходило из наблюдения за природой. Появление кривого профиля вероятней всего вышло из формы птичьего крыла и надутого паруса, зонтика, плаща.  Передняя кромка острая это уже результат анализа острая значит легче врезается воздух значит меньше сопротивление. Не секрет и то, что во времена Сикорского ещё не было чёткого обоснования центровки. отсюда и Илья Муромец имел полу тандемную схему.  Тогда уже понимали чтобы держать хвост нужно стабилизатор большей площади вот он и был как крыло. Потом  стали понимать что это не есть гуд. Большая часть его работы уходила на поддержание хвоста выполняя бесполезную работу. Это подтверждает и старые съёмки когда при выстреливании планера с амортизатора планер выполнил полу петлю и пилот выпал из кабины. Я понимаю где то может об этом уже знали но инфа распространялась медленно интернета не было 🙂 Даже сейчас некоторые смутно представляют, что такое центровка и устойчивость. И не потому что тупые а просто им этого не нужно или было не нужно.

 

[Юрий Ер]

Господа офицеры, просветите, почему не у всех бипланов были разнесены верхнее и нижнее крылья. 

Вероятней всего это диктовалось тем что эти бипланы были истребителями. Им нужен был маневр. У ЛА есть три вида устойчивости. Это Устойчив, нейтрален и не устойчив. Что это.... Это характеризуется положением фокуса относительно ЦТ(центр тяжести) Фокус по зади..... устойчив. Фокус совмещён нейтрален или безразличен, фокус в переди не устойчив. Пилотировать такой самолёт сложно он требует двойного движения ручкой по тангажу. Потому все гражданские машины как правило имеют фокус позади ЦТ. Истребители же наоборот предпочитают ближе ЦТ, что уменьшает устойчивость но улучшает управляемость. Для смещения фокуса назад часто используют отрицательный угол установки стабилизатора или перевёрнутый профиль. Вот примерно так.

 

[urry_buh]

Для смещения фокуса назад часто используют отрицательный угол установки стабилизатора или перевёрнутый профиль.

Перепутаны причина и следствие: Для компенсации избытка продольной устойчивости (Для понятности- ЦМ близко к носку САХ) приходится создавать большие ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ усилия на стабилизаторе, и для предотвращения перждевременного срыва и обеспечения выхода ЛА на большие углы атаки, особенно необходимые при использовании механизации ПРИХОДИТСЯ использовать "перевёрнутые" профили. Вот, примерно, так. 😉

 

[Юрий Ер]

Для смещения фокуса назад часто используют отрицательный угол установки стабилизатора или перевёрнутый профиль.

Перепутаны причина и следствие: Для компенсации избытка продольной устойчивости (Для понятности- ЦМ близко к носку САХ) приходится создавать большие ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ усилия на стабилизаторе, и для предотвращения перждевременного срыва и обеспечения выхода ЛА на большие углы атаки, особенно необходимые при использовании механизации ПРИХОДИТСЯ использовать "перевёрнутые" профили. Вот, примерно, так. 😉

Эта ваша точка зрения..... я не стараюсь вас пере чеботарить. Примите как информацию.

 

[NikVal]

...Для смещения фокуса назад часто используют отрицательный угол установки стабилизатора или перевёрнутый профиль. Вот примерно так.

В книжках по основам аэродинамики ("арифметика" в аэродинамике, которую преподают в начальных лётных учебных заведениях) пишут, что фокус крыла не имеет отношение к стабилизатору.  :-? Хотя "высшая" аэродинамика может утверждает иное?  🙂