¿Por qué no hay aviones de 4 alas?

Con alas más grandes viene más arrastre. Entonces, ¿por qué los aviones grandes no tienen 4 alas más pequeñas en lugar de 2 muy largas?

Posible duplicado de ¿Por qué ya no hay biplanos?
Votando para dejar abierta, la pregunta no es específicamente sobre la configuración clásica del biplano.
@mins ¿Qué sucede si cada ala tiene una relación de aspecto mayor que el ala individual? Los momentos de flexión son más bajos debido a la luz más corta.
@mins No es así como lo leo.
No es un avión grande, pero ha habido aviones de 4 alas, como el SuperMarine Nighthawk .
En general, cuanto más corta es el ala, mayor es la resistencia, cuanto más larga es el ala, menor es la resistencia. El ala ideal tiene una longitud infinita: eso es lo que se supone cuando calculas la resistencia aerodinámica de un perfil aerodinámico en lugar de un ala real. La razón por la que se reduce la resistencia al aumentar la longitud del ala es que la resistencia inducida es mucho, mucho mayor que la resistencia por fricción.

Respuestas (5)

Con alas más grandes viene más arrastre . Cierto, porque la resistencia es una función del área del ala A:

D = C D ⋅ 1 2 ρ ⋅ V 2 ⋅ A

Necesita un área determinada del ala para soportar el peso de la aeronave. Ahora la pregunta es: ¿sobre cuántas alas distribuiremos esta superficie alar? Durante más de 80 años, la respuesta ha sido: un ala (las dos mitades del ala forman un ala).

El biplano clásico es cosa del pasado, sin embargo, ha habido constructores de aviones increíblemente inteligentes que han mirado la configuración canard de acoplamiento largo. Este realmente tiene mucho sentido:

ingrese la descripción de la imagen aquíFuente de la imagen

Entonces, para responder a su pregunta: hay aviones con dos alas. Es solo que la gente no los compra y, en cambio, opta por los viejos y aburridos Cessna.

No es tanto que la gente compre aburridos Cessnas de 2 alas (y Pipers, etc.), sino que compran viejos. Principalmente porque los viejos se pueden conseguir por un 10-20 % del precio de los nuevos, y no porque mucha gente tenga unos 250 000 dólares extra para gastar en un nuevo 172.
¿Al avión de la imagen le falta el tren delantero?
@Burhan: Burt Rutan lo diseñó con un tren principal fijo pero con una rueda delantera retráctil . Sin embargo, sería un hombre valiente (o muy, muy informado) para desafiar sus decisiones de diseño.
Su expresión de "arrastre" incluye solo el arrastre parásito. Agregar el término para arrastre inducido envía cualquier cosa que no sea un ala principal única directamente a la tierra de las malas ideas. Incluyendo la mayoría de los de Rutan, eran bastante eficientes a pesar de los diseños inusuales, no por ellos.
@JanHudec ¿Cómo puede un diseño ser eficiente a pesar del diseño?
@Koyovis, no a pesar del diseño, sino a pesar del diseño . Hay muchas cosas que afectan la resistencia final más allá del diseño y Rutan podría hacerlas muy bien para compensar el hecho de que para un diseño estable, los canards son (un poco) menos eficientes que la cola convencional.
@JanHudec Todavía no estoy contigo. La resistencia inducida es una función de la sustentación y la relación de aspecto, por ala.
@Koyovis, en realidad, la resistencia inducida es una función de elevación y amplitud . La relación de aspecto surge cuando se divide por el área del ala para obtener el coeficiente de sustentación independiente de la escala. Además, no es realmente por ala: las alas en tándem con AR 1:20 se comportan aproximadamente como un ala con AR 1:10, pero como dos alas separadas requerirá más estructura. Y luego está la ineficiencia inherente de los canards en los diseños estables: dado que el bloqueo del canard es un factor limitante, el ala principal no se utiliza en todo su potencial, por lo que debe ser un poco más grande.
@Koyovis y, por supuesto, debe tener en cuenta el flujo de aire turbulento que sale del borde de fuga del canard al calcular el rendimiento del ala, con canards grandes, esto puede ser significativo.
@jwenting Sí, de hecho. Sin embargo, ¿cuán turbulento es si el canard tiene una relación de aspecto muy alta (posible debido al peso estructural reducido, que es proporcional al cuadrado de la envergadura) y estamos en crucero, por lo que la resistencia inducida es baja?
@Koyovis: Los diseños de Rutan son impresionantes debido a su actitud f**k the FAA". Si ignora las velocidades máximas de pérdida obligatorias, su diseño tendrá una velocidad máxima más impresionante. La lista continúa. Si se compara en igualdad de condiciones, su los diseños son pobres.
@PeterKämpf ¿En serio? ¿La Voyager fue un diseño pobre?
@JanHudec "Su expresión de "arrastre" incluye solo arrastre parásito" . No, la expresión se usa tal cual para la resistencia total. El arrastre inducido aparece en la C D factor: C D = C D 0 + C L 2 / ( π A mi )

Los biplanos son una cosa y lo han sido desde los primeros días de vuelo.

Sin embargo, cayeron en desgracia porque en realidad tienen más resistencia que un monoplano correspondiente. No solo necesita esencialmente la misma cantidad de ala, sino que también está la estructura de soporte adicional.

Alternativamente, si está pensando en dos alas una detrás de la otra, la turbulencia del alerón delantero disminuirá drásticamente la sustentación del segundo.

Pueden ser ineficientes, pero seguro que son aviones atractivos.

Los biplanos y otras configuraciones de alas múltiples sufren el acoplamiento del flujo de aire de las alas. Específicamente, la sustentación se debe a la desviación del aire hacia abajo por el ala. Otra ala cercana ahora está lidiando con aire desviado, lo que reduce su posible sustentación. Como se mencionó anteriormente, la función de sustentación real depende del tramo por unidad de sustentación, independientemente de cuántas superficies de ala (o cola horizontal) estén involucradas. Un Cessna no volaría con 36 alas de un pie...

Otra ala cercana ahora está lidiando con el aire desviado, lo que reduce su posible sustentación . La otra ala cercana podría montarse en un ángulo diferente, para mantener constante el ángulo de ataque.
@Koyovis: Ahora, esta otra ala producirá mucha más resistencia inducida. El flujo local apunta hacia abajo, por lo que la sustentación apuntará hacia atrás. Será mucho mejor pegar ese par de alas extra en las puntas del ala original, incluso cuando el ala resultante sea más pesada que la suma de ambas.
@PeterKämpf Buen punto sobre la resistencia inducida.

Creo que podría haber un par de razones por las que un ala es la norma. En primer lugar, desde la perspectiva de la resistencia inducida, un ala más larga, si es estructuralmente posible, proporcionará menos resistencia que una más corta y gruesa. Cuanto más larga sea la relación de aspecto (la relación entre la envergadura y la cuerda (ancho) del ala), menor será el efecto de los vórtices en las puntas de las alas.

En segundo lugar, como se menciona en otra respuesta, un ala detrás de otra ala ve un flujo interrumpido. Cómo se interrumpe este flujo podría ser difícil de predecir al diseñar la aeronave.

Sí, la aerodinámica de un ala única con una relación de aspecto alta es muy buena. Sin embargo, el momento de flexión en la raíz del ala es proporcional a la envergadura al cuadrado...
Pero la gente aún supera eso para cosechar la recompensa aerodinámica.

"Con alas más grandes viene más arrastre" no es cierto; de hecho, es lo contrario (doblemente porque te refieres a la longitud del ala, no al área). El arrastre es una función basada en muchas cosas, una de ellas es el coeficiente de arrastre (Cd), que a su vez está compuesto por muchas partes (fricción, presión y pérdidas parásitas) y que está muy influenciado por la forma de las secciones aerodinámicas que componen el ala, junto con cómo trabaja el diseñador para minimizar los vórtices de pérdida de punta.

Cuantos más "extremos" tenga, peores serán, por lo que los aviones solo tienen un ala que se levanta (la parte posterior no proporciona sustentación, por lo que tiene vórtices de pérdida de punta insignificantes).

¿Por qué no hay aviones de 4 alas?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v