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
Поддержка и вес
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
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
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
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
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 посадке. По сравнению с низкорасположенным крылом, конфигурация крыла с плечом и с высоким крылом дает увеличенный зазор винта на многомоторных самолетах. [4] На большом самолете есть небольшая практическая разница 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 .
Высокая
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
Парасоль не прикреплен непосредственно к фюзеляжу , но провел над ней, поддерживается либо CABANE распорки или пилоном. [7] Дополнительное крепление может быть обеспечено распорками 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 от 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
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 г. добавляла к обозначениям типа моноплана букву 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 биплан мог иметь два крыла меньшего размера и, таким образом, быть меньшим 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 от солнца 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 двигателей делала вес цельнометаллической конструкции и консольного крыла 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.
Смотрите также
- Соотношение сторон (аэронавтика)
Рекомендации
Цитаты
- ^ "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 .
- ^ а б 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.32.
- ^ 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
- 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