Моноплан является воздушным судном с неподвижным крылом конфигурацией с одной главной плоскостью крыла, в отличии от биплана или других многоплановым , которые имеют несколько плоскостей.
Моноплан по своей природе обладает наивысшей эффективностью и самым низким сопротивлением из всех конфигураций крыла и является самым простым в сборке. Однако в первые годы полетов эти преимущества компенсировались его большим весом и меньшей маневренностью, что делало его относительно редким до 1930-х годов. С тех пор моноплан стал самой распространенной формой самолетов с неподвижным крылом.
Характеристики [ править ]
Поддержка и вес [ править ]
Собственная эффективность моноплана лучше всего достигается в свободном крыле, которое воспринимает все структурные силы внутри. Однако, чтобы летать на практических скоростях, крыло должно быть тонким, что требует тяжелой конструкции, чтобы сделать его достаточно прочным и жестким.
Внешние распорки можно использовать для повышения эффективности конструкции, снижения веса и стоимости. Для крыла заданного размера уменьшение веса позволяет ему летать медленнее, с менее мощным и более экономичным двигателем. По этой причине все крылья монопланов в эпоху пионеров были скреплены, и большинство из них использовалось до начала 1930-х годов. Однако открытые стойки или тросы создают дополнительное сопротивление, снижая аэродинамическую эффективность и уменьшая максимальную скорость. [1]
Конструкции с высокой скоростью и с большим радиусом действия, как правило, представляют собой чисто консольные, в то время как типы с низкой скоростью и с малым радиусом действия часто имеют распорки.
Положение крыла [ править ]
Помимо общих различий в конфигурации крыла, таких как положение хвостового оперения и использование распорок, основное различие между типами монопланов заключается в том, что крыло установлено вертикально на фюзеляже .
Низкий [ править ]
Низкое крыло это тот , который находится на или вблизи нижней части фюзеляжа.
Низкое расположение крыла обеспечивает хороший обзор вверх и освобождает центральную часть фюзеляжа от выноса лонжерона крыла. За счет уменьшения устойчивости маятника он делает самолет более маневренным, как на Spitfire ; но самолету, для которого стабильность важнее маневренности, может потребоваться некоторый двугранный угол .
Особенностью положения низкорасположенного крыла является его значительный эффект от земли , из-за которого самолет имеет тенденцию улетать дальше перед приземлением. [2] [3] И наоборот, этот эффект земли позволяет взлетать быстрее.
Середина [ править ]
Середина крыло установлено на полпути вверх фюзеляж. Конструкция сквозного лонжерона может уменьшить полезный объем фюзеляжа вблизи его центра тяжести, где пространство часто наиболее востребовано.
Плечо [ править ]
Плеча крыла (категория между высоким крылом и в середине крыла) представляет собой конфигурацию в результате чего крыло установлен вблизи верхней части фюзеляжа , но не на самом верху. Он назван так потому, что сидит на «плече» фюзеляжа, а не на плече пилота. Плечи и высокие крылья имеют некоторые общие характеристики, а именно: они поддерживают подвесной фюзеляж, для устойчивости которого не требуется двугранный угол крыла; и, по сравнению с низкорасположенным крылом, ограниченный грунтовый эффект лопаточного крыла снижает поплавок при приземлении. По сравнению с низкорасположенным крылом, конфигурация крыла с плечом и с высоким крылом дает увеличенный зазор винта на многомоторных самолетах. [4]На большом самолете практически нет разницы между плечевым крылом и высоким крылом; но на легких самолетах конфигурация важна, поскольку обеспечивает пилоту превосходную видимость. На легком самолете может потребоваться смещение плечевого крыла вперед для сохранения правильного центра тяжести . [5] Примеры легких самолетов с плечевыми крыльями включают ARV Super2 , Bölkow Junior , Saab Safari и Barber Snark .
Высокий [ править ]
Высокое крыло имеет верхнюю поверхность , на или выше верхней части фюзеляж. У него много общих преимуществ и недостатков с плечевым крылом, но на легких самолетах высокое крыло имеет худшую видимость вверх. На легких самолетах, таких как Cessna 152 , крыло обычно располагается над кабиной, так что лонжерон крыла проходит над головами пассажиров, оставляя крыло в идеальном продольном положении. [6] Преимущество конфигурации с высоким крылом состоит в том, что фюзеляж расположен ближе к земле, что облегчает погрузку груза, особенно для самолетов с грузовой дверью в задней части фюзеляжа. Военно-грузовые самолеты представляют собой преимущественно высокорасположенные конструкции с задней грузовой дверью. [4]
Зонтик[ редактировать ]
Парасоль не прикреплен непосредственно к фюзеляжу , но провел над ней, поддерживается либо CABANE распорки или пилоном. [7] Дополнительное крепление может быть обеспечено подкосами или тросами, идущими от бортов фюзеляжа. [ необходима цитата ]
Первые пляжный зонт монопланы были приспособлениями плеча крыла монопланов, так как повышение плеча монтируется крыло над фюзеляжем значительно улучшенной видимостью вниз, которая была полезна для роли разведки, как и с широко используемой Morane-Солние L . [8] Крыло зонтика обеспечивает эффективную конструкцию с хорошей видимостью для пилотов и было принято на вооружение некоторых истребителей, таких как Fokker D.VIII и Morane-Saulnier AI, в конце Первой мировой войны. [9]
Крыло зонтика также обеспечивает высокую точку крепления двигателей, и в межвоенный период было популярно на летающих лодках, которым необходимо было поднять пропеллеры, чтобы очистить их от брызг. Примеры включают Martin M-130 , Dornier Do 18 и Consolidated PBY Catalina .
По сравнению с бипланом крыло от зонтика имеет меньшее сопротивление и меньшее сопротивление. Он остается популярной конфигурацией для амфибий, небольших самодельных и сверхлегких самолетов .
История [ править ]
Хотя первыми успешными самолетами были бипланы, первыми попытками создания летательных аппаратов тяжелее воздуха были монопланы, и многие пионеры продолжали разрабатывать конструкции монопланов. Например, первым самолетом, запущенным в производство, был Santos-Dumont Demoiselle 1907 года , а Blériot XI пролетел через Ла-Манш в 1909 году. [10] В течение 1909–1910 годов Хьюберт Латам установил несколько рекордов высоты на своем моноплане Antoinette IV. , в конечном итоге достигнув 1384 м (4541 фут). [11]
Эквивалентный термин на немецком языке - Eindecker , как и в среднем крыле истребителя Fokker Eindecker 1915 года, который какое-то время доминировал в небе в том, что стало известно как « бедствие Fokker ». Немецкая военная система обозначения самолетов Idflieg до 1918 года снабжала обозначения типа моноплана префиксом E до утверждения истребителя Fokker D.VIII с его прежнего обозначения "EV". Однако успех Fokker был недолгим, и в Первой мировой войне доминировали бипланы. Ближе к концу войны моноплан-зонтик стал популярным, и успешные конструкции были произведены в 1920-х годах. [12]
Тем не менее, с 1914 по конец 1920-х годов было построено относительно немного типов монопланов по сравнению с количеством бипланов. Причины этого были в первую очередь практическими. При низкой мощности двигателя и доступной воздушной скорости крылья моноплана должны были быть большими, чтобы создавать достаточную подъемную силу, в то время как у биплана могло быть два крыла меньшего размера и, таким образом, он мог быть меньше и легче. [ необходима цитата ]
К концу Первой мировой войны присущее биплану высокое лобовое сопротивление начало ограничивать его характеристики. Двигатели еще не были достаточно мощными, чтобы сделать тяжелый моноплан с свободнонесущим крылом жизнеспособным, и крыло-зонтик с подкосами стало популярным на истребителях, хотя немногие прибыли вовремя, чтобы увидеть бой. Он оставался популярным на протяжении 1920-х годов. [ необходима цитата ]
На летающих лодках с неглубоким корпусом крыло-зонтик позволяет устанавливать двигатели над брызгами воды при взлете и посадке. Такое расположение было популярно на летающих лодках в 1930-е годы; поздним примером является Consolidated PBY Catalina . Он вымер, когда более высокие корпуса стали нормой во время Второй мировой войны, что позволило прикрепить высокое крыло непосредственно к корпусу. [ необходима цитата ]
Поскольку постоянно увеличивающаяся мощность двигателя сделала цельнометаллическую конструкцию и свободнонесущее крыло более практичными - и то, и другое было впервые совместно использовано революционным немецким заводским демонстратором Junkers J 1 в 1915–16 годах - они стали обычным явлением в период после Первой мировой войны. день использования подкосного крыла прошел, и к 1930-м годам свободнонесущий моноплан быстро стал стандартной конфигурацией для самолетов с неподвижным крылом. Усовершенствованные конструкции истребителей-монопланов серийно производились для военных по всему миру как в Советском Союзе, так и в Соединенных Штатах в начале – середине 1930-х годов, с Поликарповым И-16 и Боингом P-26 Peashooter соответственно. [ необходима цитата]
Большинство военных самолетов из Второй мировой войны были монопланы, как и было практически все воздушные суда , так как, за исключением нескольких специальных типов , кроме.
Реактивные и ракетные двигатели обладают еще большей мощностью, и все современные высокоскоростные самолеты, особенно сверхзвуковые, были монопланами.
См. Также [ править ]
- Соотношение сторон (аэронавтика)
Ссылки [ править ]
Цитаты [ править ]
- ^ "ch4-3" . nasa.gov . Проверено 16 января +2016 .
- ^ "Эффект земли в самолетах" . Aviation-history.com. 2009-11-30 . Проверено 19 июля 2012 .
- ^ «Эффект земли» . Avweb.com. 2003-10-22 . Проверено 19 июля 2012 .
- ^ a b Аджой Кумар Кунду (12 апреля 2010 г.). Дизайн самолетов . Издательство Кембриджского университета. п. 78 . ISBN 978-1-139-48745-0.
- ↑ Пилотный журнал, февраль 1986, стр.
- ^ Тревор Thom - Самолет (технический) - 1997 страница 65
- ^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 379. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2
- ^ Давилла, 1997, pp.60 & 315
- ^ Angelucci и Matricardi, стр. 151, 290-1.
- ^ Рэгг, Дэвид; Исторический словарь авиации , History Press, 2008, стр 214-5.
- ^ Король, Windkiller , стр. 227.
- ^ Angelucci и Matricardi, стр. 109-129.
Библиография [ править ]
- Angelucci, A .; и Matricardi, P .; World Aircraft: Origins – World War I , Sampson Low, 1977.
- Давилла, доктор Джеймс Дж .; Солтан, Артур (1997). Французские самолеты времен Первой мировой войны . Маунтин-Вью, Калифорния: Flying Machines Press. п. 315. ISBN 978-1891268090.
- "Высокое крыло, низкое крыло", полет 20 марта 1975 г., страницы 453 - 454
