¿Por qué ya no hay biplanos?

¿Hay alguna razón aerodinámica por la que se haya abandonado por completo el concepto de biplano o triplano? Prácticamente todos los aviones eran biplanos en la 1ª Guerra Mundial, y en la 2ª Guerra Mundial no se desarrolló prácticamente ninguno.

Si bien no es estrictamente un duplicado, la respuesta principal a esta pregunta la cubre bastante bien. Esencialmente, en los primeros años de vuelo, las ventajas de los biplanos superaron las desventajas; a medida que la ciencia de los materiales y la potencia del motor mejoraron, esto se invirtió y los monoplanos se volvieron dominantes.
Viking Dragonfly, Pitts Special, Rutan tenía al menos uno con canard lo suficientemente grande como para contar como un ala.
Uno pensaría que un diseño de biplano sería realmente bueno para los drones, y debería ser más liviano ya que no necesita tanto soporte estructural como las alas realmente largas. Y creo que el problema de la resistencia podría superarse con la forma en que eliges colocar las 2 alas. El MIT y los japoneses estudiaron un diseño de 1935 que usaría 2 alas para cancelar un estampido sónico para aviones de pasajeros supersónicos .

Respuestas (2)

En primer lugar, hay:

Por ejemplo, esta empresa actualmente fabrica un biplano.

Pero la razón principal es que son ineficientes y realmente no hacen mucho que un monoplano no pueda.

Producen mucha resistencia en comparación con la cantidad de sustentación que producen, lo que significa que usan mucho combustible para recorrer la misma distancia. Tienen una visibilidad bastante pobre, ¡lo que generalmente se considera algo malo!

Tienen algunas ventajas: tienen una buena velocidad de balanceo, lo que los hace bastante maniobrables, y tienen una velocidad de pérdida muy baja y pueden volar con poca potencia, lo que significa que pueden volar muy bien lentamente (donde su mayor resistencia no hace mucha diferencia: la resistencia aumenta con el cuadrado de la velocidad del aire)

Sin embargo, en general, lo anterior los hace adecuados solo para acrobacias aéreas, que también pueden ser realizadas por monoplanos. Los avances en el diseño de las alas y los materiales compuestos eliminan la mayoría de las ventajas de un biplano para cualquier otro uso: es decir, viajar (el propósito principal de un avión) y transportar una carga.

En general, entonces, son más complejos que un monoplano, menos eficientes y no son mucho más maniobrables. Tienen más desventajas que ventajas.

Los biplanos fueron populares en la Primera Guerra Mundial no por ninguna ventaja inherente, sino simplemente porque la tecnología no había avanzado lo suficiente como para permitir otras opciones. Una vez que el monoplano se desarrolló correctamente, permitió velocidades mucho más altas (450 mph para un caza de finales de la Segunda Guerra Mundial, 300 mph para un caza de principios de la Segunda Guerra Mundial, en comparación con alrededor de 120 mph para un caza de finales de la Primera Guerra Mundial). Los cazas de alta velocidad vencen a los cazas de baja velocidad (al menos antes de la tecnología sigilosa y los misiles guiados)

Hubo algunos biplanos sobrantes en la Segunda Guerra Mundial: el bombardero de torpedos Fairey Swordfish fue uno de los más utilizados, ya que la baja velocidad y la buena sustentación del diseño del biplano le permitieron transportar un torpedo pesado, mientras que los problemas de resistencia no importaron en las bajas velocidades que necesitaban volar para poder lanzar el torpedo correctamente y en el blanco. Otros fueron el Gloster Gladiator (Reino Unido), el Fiat CR.42 (Italia) y el Polikarpov I-15 (Unión Soviética), que lograron diversos niveles de éxito en las primeras etapas, pero fueron superados cuando se enfrentaron incluso a los monoplanos de principios de la guerra.

Esta respuesta a una pregunta similar brinda un contexto útil sobre las ventajas y desventajas directas. No explica directamente por qué los biplanos cayeron en desgracia, pero puede ayudar a comprender mi propia respuesta aquí.

'tienen una buena tasa de balanceo', ¿podría explicar esto? Me parece que la tasa de alabeo depende principalmente del tamaño y la eficiencia de los alerones. Además, más masa lejos del centro de gravedad significaría un mayor momento de inercia.
@ROIMaison: ellos (los biplanos) tienen MENOS masa lejos del centro de gravedad porque las alas son más cortas (hasta la mitad de la longitud de un ala de monoplano comparable) y también pueden ser más livianas en algunos casos. También afecta la cantidad de ala que "se resiste" a rodar por el aire, de forma similar a cómo funcionan las alas recortadas: consulte las variantes Spitfire LF (alas recortadas para velocidad de balanceo a baja altitud) frente a las variantes Spitfire F (regular). Los alerones marcan la diferencia, pero para un tamaño de alerón y un área de ala comparables, un biplano rodará mejor que un monoplano.
Oh cierto, no pensé en las alas más cortas :) gracias por la explicación
@JonStory Sugeriré incluir en su respuesta que las alas de biplano producen más resistencia a medida que las alas más largas (mayor relación de aspecto) producen menos resistencia. Además, todas las cuerdas que conectan ambas alas producen un arrastre innecesario.
Ser capaz de volar a baja velocidad parece muy importante cuando su civilización lucha por crear motores ligeros y eficientes. Ya sabes, como a principios del siglo XX.
¡No se olvide del biplano utilitario Antonov An-2, que sigue volando! Es un diseño antiguo (1947) pero todavía está en producción. Incluso se actualiza constantemente con nuevas variantes que se están desarrollando en 2013.
Otra ventaja de los biplanos es que son muy buenos en el papel de avioneta , donde las velocidades lentas de despegue y aterrizaje y las alas cortas ayudan a operar en la naturaleza, donde el terreno es accidentado y lleno de obstáculos. Este es un papel de nicho en el que los biplanos se utilizan a menudo incluso hoy en día. El famoso An-2 puede aterrizar en casi cualquier lugar, ya que tiene una velocidad de pérdida tan baja que básicamente puede aterrizar como un paracaídas, una hazaña impresionante para un avión de ese tamaño.
Si el propósito de un avión fuera volar alrededor de un área a una altitud moderada durante el mayor tiempo posible con una cantidad determinada de combustible, sin tener que ir a ninguna parte (por ejemplo, con fines de reconocimiento prolongado, reenvío de comunicaciones, etc.), ¿se consideraría un monoplano? capaz de hacer el trabajo con menos energía por hora? ¿Cómo se compararían sus requisitos de energía con los de un dirigible no amarrado que necesita poder mantener su posición general en presencia de vientos moderados?
@supercat Esa es una pregunta interesante, quizás quieras publicarla. Sin embargo, estoy bastante seguro de que el monoplano será más eficiente, pero solo si tiene un motor para viajar a la misma velocidad que el biplano. De lo contrario, con el aumento de la resistencia al cuadrado de la velocidad, la resistencia adicional probablemente supere la resistencia menor de la configuración del ala. No sé mucho sobre dirigibles, pero si la velocidad del viento es del orden de 20 o 30 kmh, compáralo con un biplano que navega a 200 kmh y verás que superar la resistencia (o el viento, relativo) debería ser más fácil para el dirigible. .
@supercat: No se olvide de los fumigadores, que también tienen que "volar alrededor de un área a una altitud moderada durante el mayor tiempo posible con una cantidad determinada de combustible, sin tener que ir a ningún lado". De acuerdo, no estrictamente el mayor tiempo posible , pero si estás rociando mucho campo...
@Sean: No estoy seguro de si todavía se fabrican nuevos biplanos para fumigar cultivos, pero ese fue sin duda uno de los propósitos en los que había estado pensando, aunque olvidé enumerarlo excepto como "etc". .

Bueno, todavía HAY biplanos producidos hoy, ya sea por razones nostálgicas o recreativas; son geniales y se remontan a la época clásica de la aviación. Los biplanos siguen siendo populares entre los pilotos de acrobacias aéreas en la actualidad también por su agilidad.

Las principales razones por las que el biplano siguió en gran medida el camino del dinosaurio tienen que ver principalmente con la aerodinámica y la mecánica estructural. Cuando se perfeccionó el ala en voladizo, así como la construcción con aleaciones de aluminio livianas y de alta resistencia que facilitaron el monoplano, los diseñadores de aeronaves pudieron aprovechar las características superiores de un monoplano, específicamente una resistencia mucho menor, lo que permitió un vuelo de mayor velocidad. La Segunda Guerra Mundial aceleró esta transición, ya que la necesidad de cazas militares de mayor rendimiento hizo que el monoplano fuera extremadamente atractivo para los diseñadores de ambos bandos.

Pero un Stearman o un Pitts siguen siendo muy divertidos de volar.

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