Cánh nhị diện trong một mặt phẳng hai mặt
Liệu một chiếc hai cánh có thể bay nếu cánh trên và cánh dưới nằm đối diện nhau? Hãy tưởng tượng một cấu hình cánh tương tự như thiết kế "X-wing" hư cấu từ StarWars. Ưu và nhược điểm về mặt lý thuyết của việc sử dụng cách tiếp cận như vậy là gì? Bỏ qua động cơ, thân máy bay, đuôi, v.v.
Điều gì xảy ra nếu bạn đưa nó đến cực điểm hợp lý của nó và tạo tất cả các cánh ở góc 45 độ?
Trả lời
Vấn đề chính của máy bay hai cánh là sự tách biệt giữa các mặt phẳng, liên quan đến hợp âm cánh. Chúng cần được tách biệt tốt để tránh nhiễu và do đó không hiệu quả. Lưỡng diện thấp hơn cộng với nhị diện trên làm tăng sự phân tách về phía các đầu, làm cho chúng hiệu quả hơn. Một cách nhìn khác là các phần trung tâm được chụm lại gần nhau, khiến chúng không hiệu quả. Nhưng các đầu đã bị kém hiệu quả hơn do không khí tràn ra xung quanh các đầu, với các phần trung tâm cung cấp lực nâng chính. Vì vậy, những gì bạn đang thực sự làm cho cả cánh hoạt động kém hiệu quả. Đây là lý do tại sao nhiều máy bay bipla nâng phần trung tâm phía trên cao hơn thân máy bay trên các thanh chống cabin.
Xét về phương diện đều thì hai góc cân bằng nhau. Nếu bạn muốn có một mặt phẳng ổn định, bạn sẽ cần phải tăng khối lượng trên một khối.
Ở góc cực, ví dụ 45 độ, cánh cung cấp diện tích bên đáng kể. Cấu hình này trên thực tế phổ biến trên các tên lửa không đối không tốc độ cao, kết hợp với phần đuôi hình chữ thập, vì các bề mặt điều khiển giờ đây có thể tạo ra lực bên và điều này có thể cải thiện đáng kể khả năng cơ động.
Có một dòng máy bay đã làm được điều đó, ít nhất là một chút.
Các thiết kế Quickie có cánh song song của Rutan chính xác là cấu hình đó, ngoại trừ việc các cánh được chế tạo so le hoàn toàn vì phần phía trước là bề mặt cắt / kiểm soát độ cao, và các góc nhị diện / nhị diện thì nông hơn. Nhưng nhìn thẳng từ phía trước, nó đây.
Hình tứ diện của cánh trước chủ yếu là ở đó bởi vì đó là nơi các bánh xe đi. Các phiên bản của 2 chỗ ngồi Q2 có bánh răng ba bánh thông thường, có cánh dưới gần như thẳng vì phần lớn hình tứ diện đều "cản đường" (các đầu gần mặt đất trở thành vấn đề hiện nay không có bánh xe ở đó).
Vấn đề với cấu hình ngoài việc có thể đặt thiết bị ở đầu cánh trong ứng dụng của Rutan, không có nghĩa lý gì. Các cánh nhị diện đó loại bỏ các cánh nhị diện, tạo thành một phối cảnh ổn định cuộn, làm cho kết quả ít nhiều giống như làm cho tất cả các cánh thẳng. Nếu bạn muốn đặt các bánh xe ở đó, bạn phải làm cho các thanh kéo làm nhiệm vụ kép vì các lò xo lá thực sự dài (tải trọng uốn khi hạ cánh khó hơn nhiều trên các thanh kéo so với tải trọng bay) và có các vấn đề xử lý mặt đất với các bánh xe. cach xa.
Vì vậy, cũng có thể tránh được những phức tạp khi chế tạo chùm tia uốn cong và làm cho chúng thẳng hàng ngay từ đầu, hoặc ít nhất là với các góc nhị diện bình thường hơn. Nó ít nhiều chỉ là một thứ gì đó trông rất thú vị dưới góc nhìn khoa học viễn tưởng.
Từ quan điểm vật lý, không có nhu cầu cụ thể nào để có mặt hai mặt trong một chiếc máy bay. Nó ở đó để ổn định. Nếu bạn lăn sang một bên, bạn sẽ tự nhiên bắt đầu trượt sang bên đó. Trong một máy bay có một lưỡng diện dương, sự trượt này có nghĩa là cánh dưới sẽ có lực nâng lớn hơn cánh trên. Điều này tạo ra một thời điểm quay trở lại mức.
Một cánh bình diện (nhị diện âm) sẽ có tác dụng ngược lại, làm tăng tốc độ cuộn ra khỏi mức. Lưu ý rằng đây không hẳn là một điều xấu: máy bay (chẳng hạn như An-225 ) có thể quá ổn định và do đó, quá khó để lăn khi bạn thực sự muốn. Có cánh bình diện khắc phục vấn đề đó.
Nhưng có một tác dụng khác. Cả hai khối nhị diện và một khối đều giảm nhẹ lực nâng. Vì các vectơ lực nâng của mỗi cánh không song song, nên một phần nhỏ lực nâng mà các cánh tạo ra có thể bị mất. Điều này chuyển thành tốc độ dừng máy cao hơn một chút và kéo nhiều hơn một chút.
Tóm lại, bất kỳ "tốt" nào mà hai bộ cánh đối lập có thể làm sẽ triệt tiêu lẫn nhau *, trong khi "xấu" sẽ cộng lại với nhau. Bạn có thể cho một chiếc máy bay như vậy bay, nó sẽ kém hiệu quả hơn so với cách khác.
* Tất nhiên, nếu chúng không ở các góc bằng nhau, hoặc một cái lớn hơn cái kia, hoặc chúng có hình dạng cánh gió khác nhau, v.v., thì chúng sẽ không bị hủy hoàn toàn và bạn vẫn sẽ nhận được một số hiệu ứng dựa trên đó một là "mạnh hơn".
Quay trở lại những năm 1980 (khi Chiến tranh giữa các vì sao vẫn còn khá mới mẻ), có một vài thiết kế mô hình điều khiển vô tuyến khác nhau có bố cục "X-wing" - một mặt phẳng hai mặt không có thanh chống với hình mặt trên và mặt dưới xấp xỉ bằng nhau. Một chiếc là hình chim cánh cụt, chiếc còn lại không có đuôi (để trông giống cánh X trong phim hơn).
Chúng bay rất tốt, với độ ổn định rất trung lập "đến nơi đến chốn" của máy bay nhào lộn Mẫu (trước 3D, trước Quay vòng). Họ không thể bay cạnh dao, bởi vì họ có ít thẩm quyền của bánh lái và không thể giữ mũi xe ở góc 90 độ (và cẩu thả trong các cuộn điểm vì lý do tương tự), nhưng trong chuyến bay không nhào lộn, họ xử lý như cũng như một thiết kế Hoa văn không hai mặt, ở giữa thông thường của ngày.