Ala diedro en un biplano

Hay una línea de aviones que ya lo han hecho, al menos un poco.

Los diseños Quickie de alas en tándem de Rutan son exactamente esa configuración, excepto que las alas están radicalmente escalonadas porque la delantera es la superficie de control de cabeceo/corte, y los ángulos diédricos/anédricos son menos profundos. Pero visto de frente, ahí está.

El anédrico del alerón delantero está mayormente ahí porque ahí es donde van las ruedas. Las versiones del Q2 de 2 asientos que tienen un engranaje de triciclo convencional tienen un ala inferior casi recta porque la mayor parte del anhedral está "en el camino" (las puntas cerca del suelo se convierten en un problema ahora sin ruedas allí).

El problema con la configuración es otro que poder poner el equipo en las puntas de las alas en la aplicación de Rutan, no tiene sentido. Que las alas anédricas cancelen las alas diédricas, forman una perspectiva de estabilidad de balanceo, haciendo que el resultado sea más o menos el mismo que si todas las alas fueran rectas. Si desea colocar las ruedas allí, debe hacer que los largueros cumplan una doble función como ballestas realmente largas (las cargas de flexión del aterrizaje son mucho más duras en los largueros que las cargas de vuelo), y hay problemas de manejo en tierra con las ruedas, por lo que lejos.

Por lo tanto, también podría evitar las molestias de fabricar vigas de larguero dobladas y hacerlas rectas en primer lugar, o al menos con ángulos diédricos más normales. Es más o menos algo que parecía genial desde una perspectiva de ciencia ficción.

No hay una necesidad particular , desde la perspectiva de la física, de tener diedro en un avión. Está ahí para la estabilidad. Si rueda hacia un lado, naturalmente comienza a deslizarse hacia ese lado. En un avión que tiene un diedro positivo, este deslizamiento significa que el ala inferior tendrá mayor sustentación que el ala superior. Esto crea un momento de balanceo hacia el nivel.

Un ala anédrica (diédrica negativa) tendría el efecto contrario, aumentando la velocidad de balanceo alejándose del nivel. Tenga en cuenta que esto no es necesariamente algo malo: es posible que los aviones (como el An-225 ) sean demasiado estables y, por lo tanto, demasiado difíciles de rodar cuando realmente lo desea. Tener alas anédricas soluciona ese problema.

Pero hay otro efecto. Tanto diédrica como anédrica reducen ligeramente la sustentación. Dado que los vectores de sustentación de cada ala no son paralelos, se pierde una pequeña porción de la sustentación que podrían haber generado las alas. Esto se traduce en velocidades de pérdida ligeramente más altas y un poco más de resistencia.

En resumen, cualquier "bien" que pudieran hacer los dos conjuntos opuestos de alas se cancelaría entre sí*, mientras que el "malo" se sumaría. Podrías hacer volar un avión de este tipo, simplemente sería menos eficiente de lo que hubiera sido de otra manera.

*Por supuesto, si no están en ángulos iguales, o si uno es más grande que el otro, o si tienen diferentes formas aerodinámicas, etc., entonces no se cancelarán perfectamente y aún obtendrá algún efecto basado en el cual uno es "más fuerte".

En la década de 1980 (cuando Star Wars aún era bastante nuevo) había un par de diseños de modelos de control de radio diferentes que tenían el diseño "X-wing": un biplano sin puntales con diedro superior y anédrico inferior aproximadamente iguales. Uno era un canard, el otro no tenía cola (para parecerse aún más a un X-wing de la película).

Volaron bien, con la estabilidad muy neutra de "va donde usted apunta" de un avión acrobático Pattern (pre-3D, pre-Turnaround). No podían volar con el filo de la navaja, porque tenían poca autoridad sobre el timón y no podían mantener el morro arriba en un ángulo de inclinación de 90 grados (y eran descuidados en los giros de punta por la misma razón), pero en vuelo no acrobático, se manejaron casi como así como un diseño convencional de patrón de diédrico cero de ala media del día.

El problema principal con los biplanos es la separación entre los planos, en relación con la cuerda del ala. Deben estar bien separados para evitar interferencias y, por lo tanto, ineficiencia. Anhedral lower más diedral upper aumenta la separación hacia las puntas, haciéndolas más eficientes. Otra forma de verlo es que las secciones centrales están muy juntas, lo que las hace ineficientes. Pero las puntas ya sufren mayores ineficiencias debido a que el aire se derrama alrededor de los extremos, y las secciones centrales proporcionan el impulso principal. Entonces, lo que realmente estás haciendo es hacer que todo el ala sea ineficiente. Esta es la razón por la que muchos biplanos elevan la sección central superior muy por encima del fuselaje sobre puntales cabane.

En lo que respecta al diedro, los dos ángulos se equilibran entre sí. Si desea un plano estable, deberá aumentar el diedro sobre el anédrico.

En ángulos extremos, digamos 45 grados, el ala ofrece un área lateral significativa. De hecho, esta configuración es común en misiles aire-aire de alta velocidad, junto con una cola cruciforme, ya que las superficies de control ahora pueden generar fuerzas laterales y esto puede mejorar en gran medida la maniobrabilidad.