Um biplano precisa torcer as asas?

A torção da asa não é necessária para nenhuma asa, embora seja frequentemente usada (como você disse) para garantir que nem toda a asa pare ao mesmo tempo, mas também para ajustar a distribuição do elevador em sentido horário.

Ambos são problemas muito menores para os biplanos:

Tenda em um biplano

Qualquer asa (ao criar sustentação) cria um campo de fluxo em torno dela, onde o fluxo abaixo é mais lento e o fluxo acima é acelerado, o fluxo na frente é puxado para cima e, por trás, empurrado para baixo. Em um biplano, a asa superior geralmente está um pouco à frente da inferior. Isso significa que a asa superior fica na região acelerada a partir da asa inferior e obtém um ângulo de incidência mais alto - que torna mais rápido parar quando o ângulo de ataque aumenta demais. A asa inferior é o oposto, no entanto. Ele obtém um fluxo de velocidade mais baixo, e o lado inferior da asa superior está ajudando a girar o fluxo, para que não se separe da asa inferior com tanta facilidade. Isso significa que os biplanos têm um comportamento de estol naturalmente muito gradual, o que os torna muito mais fáceis de controlar em condições quase estolares do que a maioria dos monoplanos. Os triplanos são ainda mais estáveis.

Distribuição de elevadores

A razão pela qual as aeronaves de passageiros modernas usam torção de asa para controlar a distribuição do elevador é que é mais fácil do que usar a forma da asa. Nos 1930s e 1940s, asas planas elípticas estavam na moda porque são o ideal aerodinâmico para asas planares, mas não são o ideal geral (peso estrutural, custos de fabricação ...), e é por isso que as aeronaves de passageiros modernas têm planos de asas com arestas retas e elevam a distribuição pela metade - caminho entre uma elipse e um triângulo (a elevação interna mais alta pode ser facilitada porque a asa interna pode ser mais espessa e causa menos momento de flexão na raiz da asa). Para aviões biplanos, eles geralmente têm apoios entre as duas asas, por isso são incrivelmente rígidos e podem suportar cargas muito mais altas com igual peso estrutural e apesar de usar perfis bastante finos - Esse é o pequeno momento de inércia para o rolamento e o benevolente O comportamento do estol é o motivo pelo qual os biplanos ainda são uma coisa nas acrobacias. É também por isso que adaptar a torção das asas não é tão crítico para os biplanos quanto para, por exemplo, grandes aeronaves de passageiros: não há muito a ganhar com isso.

Provavelmente seria diferente se alguém quisesse construir um biplano grande e altamente eficiente de longo alcance. Nesse caso, provavelmente haveria alguns ganhos a serem obtidos com a introdução de torção nas asas. No entanto, a menos que o avião tenha asas extremamente altamente esticadas, provavelmente ainda terá uma eficiência pior do que a convencional porque os braços entre as asas causam um pouco de arrasto e você ainda precisa criar perfis de asa relativamente grossos para se ajustar ao combustível, negando a outra vantagem dos biplanos. E é por isso que esses biplanos não existem.

Evidentemente, eles não. A imagem mostra uma imagem totalmente acrobática Pitts Special da 1966 sem torção visível da asa.

Volte aos primeiros 1900s e dê uma olhada no biplano Dunne "sem cauda". Esse projetista realizou uma torção engenhosa da asa (washout) é possível, tornando as características de estolagem muito mais benignas e, aproveitando a varredura da asa para usar AOA mais baixo nas pontas das asas posteriores para inclinar o nariz para baixo. Este é o pioneiro das ripas de hoje, que podem ser recolhidas em um vôo de cruzeiro para economizar resistência.

Outros projetos anteriores de biplano colocaram a asa superior e dianteira em uma AOA mais alta, como uma medida de segurança de estol, mas agora com duas asas de tamanho igual, não se pode definir a sua AOA mais eficiente.

Então, especialmente se você se esforçar para ter um aspecto mais alto e mais eficiente, onde você coloca seu controle de pitch? Tradicionalmente, à ré, aproveitando o braço de torque mais longo da fuselagem.

Os pássaros lidam com esse problema abanando suas caudas em alta AOA para controle de tom e, em seguida, dobrando-as em cruzeiro para economizar arrasto.

Mas para onde mais poderia ir? Sim, para a frente! Deixe a empenagem ligada e coloque outra superfície de controle para frente. Em vez de ter um biplano, uma asa dianteira muito menor serviria para aviso de estol, deixando cair passivamente o nariz (seria primeiro estagnado).

Portanto, se você quiser um sem cauda, ​​precisará de outra coisa para controlar o tom. Aspecto mais baixo, lavagem, colocação de acabamentos e superfícies de controle mais próximas ao CG têm um preço de menor estabilidade e / ou mais resistência.

Os computadores, que podem cortar várias vezes por segundo, tornaram possível a redução no tamanho das "aletas" passivas de controle de afinação, mas sua função permanece crítica para a segurança. Desbaste e / ou ripas adicionam resistência, mas tornam a aeronave muito mais segura em vôo AOA de baixa velocidade / alta.

Então, que tal ripas maiores e retráteis (para aeronaves de asa varrida) ou um "canard de segurança" para todos.