¿Por qué casi no hay biplanos con triciclo?

Es un poco más que una coincidencia. También puede preguntar por qué hay tan pocos biplanos con tren de aterrizaje retráctil. La razón es similar.

1. Los biplanos son propulsados ​​por hélice (excepto este ), y en casi todos los casos la hélice está en la parte delantera. Las hélices eficientes son grandes y requieren un tren de aterrizaje más largo cuando se usa un triciclo. De acuerdo, el avión levantará la cola durante la carrera en tierra, por lo que la hélice baja un poco, pero eso sucede en un área plana y limpia, por lo que se pueden permitir tolerancias más bajas durante la carrera en tierra que durante todas las demás operaciones en tierra.
2. Los engranajes de triciclo producen sustancialmente más resistencia. El tren de morro se encuentra directamente detrás de la hélice y en su estela, por lo que su contribución de arrastre suele ser el 40% del arrastre total del tren. Los engranajes del triciclo se volvieron menos pesados ​​(juego de palabras) cuando la retracción del engranaje se convirtió en estándar.
3. Los biplanos son livianos y el motor pesado no puede tener mucha distancia al centro de gravedad. ¿Dónde se monta el tren de morro? Hay muy poco espacio para otra pieza de estructura. Y una vez que se fabrica el tren de nariz en el avión, su distancia desde el tren principal es bastante pequeña. Cualquier bache en el campo producirá fuertes oscilaciones de cabeceo cuando sea golpeado por la rueda de morro. Es mejor tener una rueda de cola o un patín a cierta distancia de las ruedas principales.
4. Los engranajes de los triciclos se convirtieron en una necesidad con mayores cargas alares y mayores velocidades de aterrizaje . Los biplanos no necesitan frenos potentes. Por el contrario, en un campo de hierba, un remolque de cola es más fácil de manejar. Y con sus recorridos cortos, los biplanos a menudo operan desde campos de hierba.

No es que no se hayan probado los engranajes del triciclo. Vea la imagen de un Breguet 6 a continuación ( fuente ), lo que demuestra convenientemente que también se diseñaron biplanos de empuje. La sincronización de armas eliminó la última razón para no colocar la hélice al frente.

Las configuraciones del biplano y la rueda de cola no están directamente relacionadas, pero ambas son síntomas de la búsqueda histórica del peso ligero.

Dado un motor bastante ineficiente en la clase de 70-150 hp, levantar tanto al piloto como a cualquier tipo de carga útil es un desafío. El peso total debe ser severamente limitado. El biplano es estructuralmente más eficiente o, dicho de otro modo, le da a un avión de este tipo un mejor rendimiento que un monoplano. De manera similar, una rueda trasera es simplemente más pequeña y liviana que una rueda delantera.

Los motores de 200-2000 hp trajeron al monoplano velocidades que el biplano no podía alcanzar, por lo que el biplano fue casi abandonado. Pero la necesidad de un peso ligero siguió siendo casi igual de apremiante y, con el voluminoso motor de alta potencia que también ocupaba el espacio en la parte delantera y los pilotos ya estaban acostumbrados a las ruedas traseras, la rueda trasera siguió siendo habitual.

Pero estos rápidos monoplanos tenían altas velocidades de despegue y aterrizaje y, en consecuencia, altas velocidades respecto al suelo antes de que el timón pudiera hacer efecto. El par motor no ayudó en nada. A medida que las potencias de los motores y las velocidades de despegue aumentaron rápidamente, muchos cazas de la Segunda Guerra Mundial giraban en tierra mientras rodaban o aterrizaban y, a veces, mataban a su piloto en el proceso. Se descubrió que la rueda de morro era más manejable y, al final de la Segunda Guerra Mundial, comenzaron a aparecer ruedas de morro.

Por coincidencia, la década de 1940 también marcó la llegada del motor a reacción. El prototipo Messerschmitt Me 262 tenía una rueda trasera. Sin embargo, el manejo en tierra de esos primeros Me 262, pero increíblemente rápidos, era estresante, mientras que de repente el morro tenía espacio vacío y la consiguiente necesidad de peso en el morro, y los motores se volvían tan poderosos que el peso era un problema menor. Entonces Messerschmitt cambió a una rueda de morro para la versión de producción. La mayoría de los jets desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial tenían ruedas de morro desde el primer día.

La posición de la hélice, mencionada en algunas respuestas, no es especialmente relevante para los biplanos. Es solo una coincidencia que la mayoría de los aviones con motores de pistón, bi o mono, sean tractores. Los biplanos empujadores como el RAF FE2 y el Vickers FE8 también tenían ruedas de cola de serie (algunos también tenían patines o ruedas de morro pequeñas montadas sobre el suelo en la estructura principal de u / c, para evitar que se volcara). Fue solo durante la Segunda Guerra Mundial que se descubrió que el monoplano empujador tenía la desventaja de la rueda de cola y estos diseños adoptaron la rueda de morro cuya estrella estaba saliendo fortuitamente. La rueda trasera incluso sobrevivió a la era del monoplano de la Segunda Guerra Mundial y, en algunos casos, persistió hasta la era de los aviones a reacción de la posguerra. Por ejemplo Supermarine tardó otra década en despertarse y oler el café, como dicen,

Como sospechabas, esto en una coincidencia evolutiva. A medida que mejoraron los métodos y materiales de construcción, las alas apiladas múltiples se volvieron obsoletas y fueron menos eficientes que el diseño de ala única comparable.

Cuando los biplanos se extinguieron, por casualidad la disposición de los triciclos comenzó su "triunfo". Estos dos son avances separados en ingeniería. Se podría muy bien combinar la disposición de las alas de un biplano con el equipo de un triciclo, solo que ya no tiene sentido usar una disposición de biplano.

Hay otra razón, una especie de arte perdido entre los diseñadores de aviones modernos: equilibrar la resistencia vertical y lateral.

Los primeros aviones volaban a velocidades aerodinámicas mucho más lentas, lo que los hacía mucho más susceptibles a las ráfagas de viento cruzado. Las grandes ruedas delanteras situadas debajo y delante del fuselaje ayudaron a equilibrar las fuerzas de arrastre del viento lateral en la cola vertical, mientras que hábilmente le dieron al perfil aerodinámico vertical trasero la ventaja en ángulos de ataque más bajos (guiñada).

La configuración de biplano también reduce el par de rotación de ráfagas de viento lateral en comparación con los monoplanos de igual área de ala. (Los monoplanos solucionan esto con la configuración de "ala alta", también vista en los aviones de papel).

Por lo tanto, el tren de aterrizaje inclinado hacia adelante fijo también tiene un propósito aerodinámico (el Fokker DR-1 incluso colocó una cuarta ala allí también). La ventaja final del equipo de triciclo se pudo ver con el aterrizaje del transbordador espacial de alta velocidad: para permitir la reducción del AOA del ala a una condición de no elevación mientras se desplaza a alta velocidad. Las velocidades de aproximación y aterrizaje más altas hacen que una aeronave sea menos susceptible a los efectos del viento cruzado, lo que hace que esta técnica de aterrizaje sea preferible (en todo tipo de clima) siempre que haya una longitud de pista adecuada.

Uno puede preguntarse si el biplano podría regresar como un ultraligero recreativo. Uno podría sentirse más seguro con ese diseño en comparación con otros.