Sayap dihedral dalam biplan
Apakah biplan bisa terbang jika sayap atas dan bawah berada di dihedral berlawanan? Bayangkan konfigurasi sayap yang mirip dengan desain "sayap-X" fiksi dari StarWars. Apa pro dan kontra teoretis dari penggunaan pendekatan semacam itu? Abaikan mesin, badan pesawat, ekor, dll
Apa yang terjadi jika Anda membawanya ke logika ekstrim dan membuat semua sayap pada sudut 45 derajat?
Jawaban
Masalah utama dengan biplan adalah pemisahan antar pesawat, dalam kaitannya dengan tali sayap. Mereka perlu dipisahkan dengan baik untuk menghindari gangguan dan karenanya tidak efisien. Anhedral lebih rendah ditambah dihedral atas meningkatkan pemisahan ke arah tip, membuatnya lebih efisien. Cara lain untuk melihatnya adalah bahwa bagian tengah dikelompokkan berdekatan, membuatnya tidak efisien. Tetapi tip sudah mengalami inefisiensi yang lebih besar karena udara tumpah di sekitar ujung, dengan bagian tengah menyediakan lift utama. Jadi yang sebenarnya Anda lakukan adalah membuat seluruh sayap tidak efisien. Inilah sebabnya mengapa banyak biplan mengangkat bagian tengah atas jauh di atas badan pesawat pada penyangga cabane.
Sejauh dihedral, kedua sudut saling menyeimbangkan. Jika Anda menginginkan bidang yang stabil, Anda perlu meningkatkan dihedral di atas anhedral.
Pada sudut ekstrim, katakanlah 45 derajat, sayap menawarkan luas sisi yang signifikan. Konfigurasi ini sebenarnya umum pada rudal udara-ke-udara berkecepatan tinggi, dalam hubungannya dengan ekor salib, karena permukaan kontrol sekarang dapat menghasilkan gaya samping dan ini dapat sangat meningkatkan kemampuan manuver.
Ada sederet pesawat yang telah melakukannya, setidaknya sedikit.
Desain Quickie sayap tandem Rutan persis konfigurasi itu, kecuali bahwa sayap secara radikal terhuyung-huyung karena yang maju adalah permukaan kontrol pemangkasan / pitch, dan sudut dihedral / anhedral lebih dangkal. Tapi dilihat dari lurus ke depan, itu dia.
Bagian anhedral sayap depan sebagian besar ada karena ke sanalah roda pergi. Versi dari 2 kursi Q2 yang memiliki gigi roda tiga konvensional, memiliki sayap yang hampir lurus karena sebagian besar anhedral "di jalan" (ujung dekat tanah menjadi masalah sekarang tanpa roda di sana).
Masalah dengan konfigurasinya adalah selain bisa memasang gigi di ujung sayap dalam aplikasi Rutan, tidak ada gunanya. Sayap anhedral itu meniadakan sayap dihedral, membentuk perspektif stabilitas gulungan, membuat hasilnya kurang lebih sama dengan membuat semua sayap lurus. Jika Anda ingin meletakkan roda di sana, Anda harus membuat spar melakukan tugas ganda sebagai pegas daun yang sangat panjang (beban lentur dari pendaratan jauh lebih keras pada spar daripada beban penerbangan), dan ada masalah penanganan tanah dengan roda sehingga berjauhan.
Jadi sebaiknya hindari kerepotan membuat balok tiang bengkok dan membuatnya lurus di tempat pertama, atau setidaknya dengan sudut dihedral yang lebih normal. Ini kurang lebih hanya sesuatu yang tampak keren dari perspektif fiksi ilmiah.
Tidak ada kebutuhan khusus , dari perspektif fisika, untuk memiliki dihedral di pesawat terbang. Itu ada di sana untuk stabilitas. Jika Anda berguling ke satu sisi, Anda secara alami mulai tergelincir ke sisi itu. Pada pesawat yang memiliki dihedral positif, slip ini berarti sayap bawah akan memiliki daya angkat yang lebih besar daripada sayap atas. Ini menciptakan momen bergulir kembali ke level.
Sayap anhedral (dihedral negatif) akan memiliki efek sebaliknya, meningkatkan laju roll menjauh dari ketinggian. Perhatikan bahwa ini tidak selalu merupakan hal yang buruk: mungkin saja pesawat (seperti An-225 ) menjadi terlalu stabil, dan karenanya, terlalu sulit untuk digulingkan saat Anda benar-benar menginginkannya. Memiliki sayap anhedral memperbaiki masalah itu.
Tapi ada efek lain. Baik dihedral dan anhedral sedikit mengurangi daya angkat. Karena vektor angkat dari setiap sayap tidak sejajar, sebagian kecil gaya angkat yang mungkin dihasilkan sayap hilang. Ini diterjemahkan menjadi kecepatan stall yang sedikit lebih tinggi, dan sedikit lebih banyak hambatan.
Singkatnya, setiap "kebaikan" yang mungkin dilakukan oleh dua pasang sayap yang berlawanan akan membatalkan satu sama lain *, sementara yang "buruk" akan bertambah. Anda bisa mendapatkan pesawat seperti itu untuk terbang, itu akan menjadi kurang efisien daripada yang seharusnya.
* Tentu saja, jika mereka tidak pada sudut yang sama, atau salah satu lebih besar dari yang lain, atau mereka memiliki bentuk airfoil yang berbeda, dll., Maka mereka tidak akan membatalkan dengan sempurna, dan Anda masih akan mendapatkan beberapa efek berdasarkan yang mana yang satu "lebih kuat".
Kembali pada 1980-an (ketika Star Wars masih cukup segar) ada beberapa desain model kontrol radio yang berbeda yang memiliki tata letak "X-wing" - biplan strutless dengan dihedral atas dan anhedral bawah yang kira-kira sama. Salah satunya adalah sebuah desas-desus, yang lainnya tidak berekor (agar terlihat lebih seperti sayap-X dari film).
Mereka terbang dengan baik, dengan stabilitas pesawat aerobatik Pola (pra-3D, pra-Turnaround) yang sangat netral. Mereka tidak dapat terbang dengan ujung pisau, karena mereka memiliki sedikit otoritas kemudi dan tidak dapat menjaga hidungnya tetap tegak di tepian 90 derajat (dan ceroboh dalam gulungan poin karena alasan yang sama), tetapi dalam penerbangan non-aerobatik, mereka menanganinya sebagai serta desain Pola sayap tengah konvensional, nol-dihedral hari ini.