Varför har äldre flygplan en vinge på både toppen och botten av flygplanet?

Huvudsakligen för styrka. Fram till omkring 1920 använde vingarna mycket tunna flygblad och gjordes huvudsakligen av tyg sträckt över en träram. Huvudspånen var för tunn och skulle ha varit benägen att böja om den hade tvunget att stödja hela flygplanets vikt i ett enda spänn. Endast genom att använda två vingar, det övre som kompressionselementet och det andra som spänningselementet i ett truss, var den nödvändiga styrkan möjlig.

JämförelseavflygplåtdjocklekmedD.R.Kirk,FloridaInstituteofTechnology(bild källa )

I ditt foto kan du bara se trådarna som körs från toppvingen (nära utombordssträngarna) till där den nedre vingen sammanfogar skrovet. Dessa ledningar tar det mesta av spänningen i flyg och sprider belastningen på vingarna. Det är samma princip som att använda trianglar i byggandet av elpyloner eller broar.

Monoplanes av den tiden behövde ännu mer trådspänning. Titta på bilden av en replik av Etrich Taube , ett mycket populärt plan före perioden före WW I.

EtrichTaubeiflygning.Noteratrussenundervingenochdemångatrådarnahållerdeniform(bild källa ).

Den kortare vingspetsen av en biplan minskar också belastningen på vingarna. Biplanes tenderar att ha mycket hiss (för sin storlek) på grund av det stora vingeområdet, men också mycket dra, så de är ganska ineffektiva övergripande. Det fanns också triplanes, med tre huvudplaner för ännu mer lyft i samma vinge. WW I-piloter krävde den högsta rullehastigheten, vilket bäst kan uppnås med biplanes.

Under tiden mellan världskriget möjliggjorde användningen av höghållfast aluminium för flygplan och monocoque flygplan både flygplan att bli starkare. Detta innebar att monoplane-mönster blev mer praktiska, även om de äldre flygarna inte trodde att en monoplan kunde vara tillräckligt stark. Så snart monoplaner var praktiska såg förbättringarna i effektivitet och flygprestanda dem att ersätta bi- och tri-planer.

I de tidiga dagarna ser det verkligen ut som om människor inte hade riktigt arbetat ut vad som fungerade bäst

Entrådledsadramkonstruktionkanförmodligengebättrestyrkaochstyvhetänettendaochmycketlängreträspar.

Enfördelmedfleravingarärattdukanfåkortarevingar,ochdettakanförbättramanövrerbarhetenistrid

Kanske en bättre fråga är varför folk valde bara två vingar när de kunde ha haft tjugo?

Huvudskälet till att ha flera vingar i luftfartens initiala år var bristen på tillgång till material med tillräcklig styrka.

Biplanans främsta fördel är att vingarna kan vara kortare för en given lift. Under luftfartens initiala skeden var materialet som var tillgängligt för tillverkning av flygplan trä, dopat tyg etc. De konstruktionsdelar som gjordes av dessa hade inte tillräcklig styrka, vilket begränsade vingsstorleken.

Tidigt flygplan hade också mindre kraftfulla motorer, vilket resulterade i lägre hastighet. I det här fallet var biplanernas lägre stallhastighet fördelaktig.

Biplanerna hade mycket god manövrerbarhet (bättre rullehastighet) jämfört med monoplanerna. Detta är anledningen till att triplanes utvecklades under WWWI.

" SopTri3 " av länk . Licensierad enligt Public Domain via Commons . Men med tillkomsten av bättre material som aluminiumlegeringar blev de aerodynamiska nackdelarna med biplaner tydliga och monoplanes blev snabbt det föredragna designvalet.

När materialstyrkan har förbättrats har aspektförhållandena blivit allt större, med civila flygplan som står inför operativa (flygplats) begränsningar i stället för styrka begränsningar i vinge längd.

Biplanerna används dock fortfarande. Den bättre manövrerbarheten och lågstallhastigheten gör dem populära flygplan.

Egentligen fanns det några monoplaner runt även i de tidiga dagarna:

1909:BleriotXIpasserardenengelskakanalen
1910:FokkerSpiderflygerruntkatedraleniHaarlem.YoungAnthonyär20årgammal.

1912:DeperdussinMonocoque,denförstadesignenmedenstressadhudkropp.
1913:Morane-SaulnierH

1915:JunkersJ1
1915:FokkerEII:MaxImmelmann

1915:FokkerEIII
1918:JunkersD.1

1919:JunkersF-13
1921:FokkerF.III

1924:FokkerF.VII
1926:FordTrimotor

1933: Boeing 247
1934: DC-2

Alla bilder från Wikipedia

Även om några tidiga flygplan konstruerades med kantlösa vingar som inte behövde trådstöd, fanns det fortfarande ett antal skäl till varför trådbensplanet design fortfarande var i bruk under lång tid. Precis som ny teknik, tar utvecklingen tid. Fokker designer Reinhold Platz 'design under WW1 är ett utmärkt exempel. Hans tjocka vinge, boxsparrar var en ljuddesign, men lim var inte nödvändigtvis mycket starkt och / eller det skickliga arbetet för montering var dåligt vilket skapade problem och dödsfall. Veden är inte problemet. Högkvalitets gran har faktiskt ungefär samma styrka till viktförhållande som aluminium i aluminium, trots att AL är mer isometrisk, såg trä sig själv värd för flygplansbyggnad när den användes korrekt. När Fokker-rutan misslyckades kom ordet runt snabbt och genererade rädsla och avsky hos piloter som tyckte om att deras vingar inte skulle vikas. Piloter tyckte inte om biplaner, och ville "det vi vet redan fungerar". Triplane hade boxspärr och var sanna cantilever vingar utan hängslen och strutar, men piloter vred bort från den i stor rädsla och vägrade att flyga den. Så lägger Platz ihop de interplane strutsna för att knyta alla tre vingarna ihop vid ändarna bara för det intryck som det gjordes på piloter. Ledningarna eliminerades emellertid. Fokker D8-monoplanen hade en sann cantilevered vinge som också hade några kvalitetsproblem tidigt som vanligtvis slutar i en död, och piloter tyckte inte om det. Wired monoplanes hade inga fördelar, hög drag, lägre hiss och svagare än biplanes. Piloter, passagerare och investerare tyckte om biplaner. Designers visade sig så småningom sin kunskap till piloter och till allmänheten, men som något annat finns det ett enormt psykologiskt element - En inte alls ogiltig rädsla som saktade framsteg. Militära människor är värsta på att acceptera nya idéer, med en lång historia att bara acceptera de försökte och sanna, utan någon verklig vilja att sätta piloter på onödig risk. Plus det fanns två distinkta fördelar med biplaner, adekvat hiss med kortare vinge, plus tillhörande högrullhastighet och styrka var och är mycket bra, de var faktiskt svåra att slå.