¿Un biplano necesita giro de ala?

El giro del ala no es necesario para ningún ala, aunque a menudo se usa (como dijiste) para asegurarte de que no se detenga todo el ala al mismo tiempo, sino también para ajustar la distribución de sustentación a lo largo de la envergadura.

Ambos son problemas mucho menores para los biplanos:

Puesto en un biplano

Cualquier ala (al crear sustentación) crea un campo de flujo a su alrededor, donde el flujo por debajo se ralentiza y el flujo por encima se acelera, el flujo en el frente se eleva y detrás se empuja hacia abajo. En un biplano, el ala superior suele estar un poco por delante de la inferior. Esto significa que el ala superior se asienta en la región acelerada del ala inferior y obtiene un ángulo de incidencia más alto, lo que hace que se detenga más rápido una vez que el ángulo de ataque aumenta demasiado. Sin embargo, el ala inferior es todo lo contrario. Obtiene un flujo de menor velocidad, y el lado inferior del ala superior ayuda a cambiar el flujo, por lo que no se separa del ala inferior tan fácilmente. Esto significa que los biplanos tienen un comportamiento de entrada en pérdida naturalmente muy gradual, lo que los hace mucho más fáciles de controlar en condiciones cercanas a la entrada en pérdida que la mayoría de los monoplanos. Los triplanos son aún más estables.

Ascensor distribución

La razón por la que los aviones de pasajeros modernos usan el giro del ala para controlar la distribución de sustentación es que es más fácil que usar la forma en planta del ala. En las décadas de 1930 y 1940, las alas planas elípticasestaban de moda porque son el óptimo aerodinámico para alas planas, pero no son el óptimo general (peso estructural, costes de fabricación...), y es por eso que los aviones de pasajeros modernos tienen formas en planta de alas con bordes rectos y distribuciones de sustentación la mitad -camino entre una elipse y un triángulo (la sustentación interior más alta se puede soportar más fácilmente porque el ala interior se puede hacer más gruesa y causa menos momento de flexión en la raíz del ala). Para los biplanos, generalmente tienen puntales entre las dos alas, por lo que son increíblemente rígidos y pueden soportar cargas mucho más altas con el mismo peso estructural y a pesar de usar perfiles bastante delgados. Este, el pequeño momento de inercia para rodar y el benevolente. el comportamiento de pérdida es la razón por la que los biplanos siguen siendo una cosa en las acrobacias aéreas. Esa es también la razón por la que adaptar el giro del ala no es

Esto probablemente sería diferente si alguien quisiera construir un gran biplano altamente eficiente de largo alcance. En ese caso, probablemente se obtendrían algunas ganancias al introducir el giro del ala. Sin embargo, a menos que ese avión tuviera alas extremadamente estiradas, probablemente aún tendría una eficiencia peor que uno convencional porque los puntales entre las alas causan bastante resistencia, y aún tendría que hacer perfiles de ala relativamente gruesos para adaptarse al combustible, anulando la otra ventaja de los biplanos. Y es por eso que tales biplanos no existen.

Evidentemente, no lo hacen. La imagen muestra un Pitts Special de 1966 completamente acrobático sin giro de ala visible.

Regrese a principios del siglo XX y eche un vistazo al biplano Dunne "sin cola". Este diseñador realizó muy ingeniosamente el giro del ala (lavado) que es posible, lo que hace que las características de pérdida sean mucho más benignas y, aprovechando el barrido del ala para usar las puntas de las alas de popa con un AOA más bajo para inclinar el morro hacia abajo. Este es el precursor de los slats actuales, que se pueden retraer en vuelo de crucero para ahorrar resistencia.

Otros diseños tempranos de biplanos colocaron el ala delantera superior en un AOA más alto, como medida de seguridad de pérdida, pero ahora con dos alas del mismo tamaño, una no puede configurarse en su AOA más eficiente.

Entonces, especialmente si te esfuerzas por tener un aspecto más alto, un ala más eficiente, ¿dónde pones tu control de cabeceo? Tradicionalmente, a popa, aprovechando el brazo de torsión más largo del fuselaje.

Las aves lidian con este problema abriendo sus colas en abanico en un AOA alto para controlar el cabeceo y luego doblándolas en crucero para ahorrar arrastre.

Pero, ¿dónde más podría ir? ¡Sí, adelante! Deje el empenaje y coloque otra superficie de control hacia adelante. En lugar de tener un biplano, un ala delantera mucho más pequeña serviría como advertencia de entrada en pérdida, bajando pasivamente la nariz (se detendría primero).

Entonces, si quieres sin cola, necesitas algo más para controlar el tono. El aspecto más bajo, el lavado, la colocación de molduras y superficies de control más cerca del CG tienen el precio de una menor estabilidad y/o más resistencia.

Las computadoras, que pueden recortar varias veces por segundo, han hecho posible la reducción del tamaño de las "aletas" de control de cabeceo pasivo, pero su función sigue siendo crítica para la seguridad. El lavado y/o los listones agregan resistencia, pero hacen que la aeronave sea mucho más segura en vuelos de baja velocidad/alto AOA.

Entonces, ¿qué tal listones retráctiles más grandes (para aeronaves de ala en flecha) o un "canard de seguridad" para todos?