¿Por qué la mayoría de los biplanos tienen el ala superior ligeramente por delante del ala inferior?

Colocar el ala superior por delante del ala inferior en biplanos se denomina escalonamiento (positivo). Se utiliza principalmente en biplanos pequeños y mejora la visión del piloto.

Para acomodar una variación de pesos del piloto y reducir las aceleraciones en las maniobras, es recomendable colocar al piloto muy cerca del centro de gravedad. Si el ala superior estuviera en la misma ubicación longitudinal, obstruiría la visión hacia adelante y hacia arriba del piloto.

¿Por qué es tan importante la visión hacia arriba? Debido al ángulo de alabeo, en los giros es necesario mirar hacia arriba para ver lo que hay adelante. Un ala montada en alto justo en el centro de gravedad le robaría al piloto la visión hacia adelante en los giros.

Por lo tanto, en los biplanos pequeños, el ala superior se mueve hacia adelante mientras que el ala inferior se mueve hacia atrás de manera correspondiente, por lo que se crea sustentación cerca del centro de gravedad, pero el ala superior está fuera del camino.

Los biplanos grandes no necesitan este arreglo porque el piloto se sienta por delante del ala. El Antonov 2 a continuación es un ejemplo ( fuente ):

En muchos diseños, el alerón central tiene un recorte en la parte trasera para brindarle al piloto un mejor campo de visión. Aún más interesante es lo que había que hacer para mejorar la visión de los pilotos en los monoplanos parasol. El Focke-Wulf 56 usó un ligero barrido del ala en combinación con una cuerda de raíz reducida para reducir la obstrucción del campo de visión del piloto del centro del alerón trasero ( fuente de la imagen ).

Se llama ala escalonada y se hace para reducir la interferencia aerodinámica entre las alas en ciertas circunstancias. Un ala con escalonamiento positivo (hacia adelante) es más común porque mejora tanto la visibilidad hacia abajo como la facilidad de acceso a la cabina para biplanos de cabina abierta.

Eficiencia del ala.

Aquí hay un análisis de la eficiencia del ala biplano en relación con la separación como porcentaje de la cuerda.

La referencia establece que el escalonamiento positivo (ala superior delante de la inferior) en una cuerda de 0,4 da un 5 % más de eficiencia, por lo que avanzar la cuerda de 0,4 del ala superior sería beneficioso en comparación con el apilamiento vertical que se muestra.

En el caso del avión agrícola, en la foto, el escalonamiento aumenta un poco el rango nominal del centro de gravedad. Finalmente, el ala superior tendrá un ángulo de incidencia ligeramente mayor, mejorando sus características de entrada en pérdida y recuperación de entrada en pérdida.

Recuerde que un ala funciona con alta presión debajo y baja presión arriba.

Entonces, mirando el ala superior, tiene poca presión encima, está bien. Y tiene una alta presión debajo, PERO... esa alta presión se ve afectada por la baja presión del ala inferior.

Ahora mirando el ala inferior: tiene alta presión debajo, está bien. Tiene baja presión por encima, pero eso se ve afectado por la alta presión por debajo del ala superior.

Entonces, las áreas de alta/baja presión de las dos alas interfieren entre sí si están montadas verticalmente una encima de la otra. Pero si mueve un ala hacia adelante o hacia atrás de la vertical, entonces las áreas de alta/baja presión se afectan menos entre sí.

Puede mover el ala superior hacia adelante, lo cual es normal. O puede mover el ala superior hacia atrás como en el Beech Staggerwing. De cualquier manera funciona.