Asa diedro em um biplano
Um biplano seria capaz de voar se as asas superior e inferior estivessem em diedros opostos? Imagine uma configuração de asa semelhante ao design fictício "X-wing" de StarWars. Quais seriam os prós e contras teóricos de usar tal abordagem? Ignore os motores, fuselagem, cauda, etc.
O que acontece se você levar isso ao extremo lógico e fazer todas as asas em ângulos de 45 graus?
Respostas
O principal problema com biplanos é a separação entre os planos, em relação ao acorde da asa. Eles precisam ser bem separados para evitar interferência e, portanto, ineficiência. O anédrico inferior e o diédrico superior aumentam a separação em direção às pontas, tornando-as mais eficientes. Outra maneira de ver isso é que as seções centrais estão agrupadas, o que as torna ineficientes. Mas as pontas já sofrem ineficiências maiores devido ao respingo de ar nas pontas, com as seções centrais fornecendo a sustentação principal. Portanto, o que você está realmente fazendo é tornar toda a asa ineficiente. É por isso que muitos biplanos elevam a seção central superior bem acima da fuselagem em suportes de cabana.
No que diz respeito ao diedro, os dois ângulos se equilibram. Se você quiser um plano estável, precisará aumentar o diedro sobre o anédrico.
Em ângulos extremos, digamos 45 graus, a asa oferece uma área lateral significativa. Esta configuração é de fato comum em mísseis ar-ar de alta velocidade, em conjunto com uma cauda cruciforme, já que as superfícies de controle agora podem gerar forças laterais e isso pode melhorar muito a capacidade de manobra.
Tem uma linha de aviões que já fez isso, pelo menos um pouco.
Os designs de Quickie de asa tandem do Rutan têm exatamente essa configuração, exceto que as asas são radicalmente escalonadas porque a dianteira é a superfície de controle de corte / inclinação e os ângulos diédrico / anédrico são mais rasos. Mas, visto de frente, aí está.
O anédrico da asa dianteira está lá principalmente porque é para onde vão as rodas. As versões do Q2 de 2 lugares que possuem uma engrenagem triciclo convencional, têm uma asa inferior quase reta porque a maior parte do anédrico fica "no caminho" (pontas perto do solo tornam-se um problema agora sem rodas).
O problema com a configuração é diferente de poder colocar a engrenagem nas pontas das asas no aplicativo do Rutan, não adianta. Essas asas anédricas cancelam as asas diédricas, formam uma perspectiva de estabilidade de rolamento, tornando o resultado mais ou menos o mesmo que tornar todas as asas retas. Se você quiser colocar as rodas lá, você tem que fazer as longarinas trabalharem em dobro, como molas de lâmina realmente longas (cargas de flexão de pouso são muito mais difíceis nas longarinas do que cargas de voo), e há problemas de manuseio em solo com as rodas, então distantes.
Portanto, pode muito bem evitar os aborrecimentos de fabricar vigas vergas dobradas e torná-las retas em primeiro lugar, ou pelo menos com ângulos diédricos mais normais. É mais ou menos apenas algo que parecia legal do ponto de vista da ficção científica.
Não há necessidade específica , do ponto de vista da física, de um diedro em um avião. Está aí para estabilidade. Se você rolar para um lado, naturalmente começa a escorregar para esse lado. Em uma aeronave que tem um diedro positivo, esse deslizamento significa que a asa inferior terá maior sustentação do que a asa superior. Isso cria um momento de rolamento de volta ao nível.
Uma asa anédrica (diedro negativo) teria o efeito oposto, aumentando a taxa de rolagem para longe do nível. Observe que isso não é necessariamente uma coisa ruim: é possível que aviões (como o An-225 ) sejam muito estáveis e, portanto, muito difíceis de rolar quando você realmente deseja. Ter asas anédricas corrige esse problema.
Mas existe outro efeito. Tanto o diedro quanto o anédrico reduzem ligeiramente a sustentação. Como os vetores de sustentação de cada asa não são paralelos, uma pequena parte da sustentação que as asas podem ter gerado é perdida. Isso se traduz em velocidades de estol ligeiramente mais altas e um pouco mais de resistência.
Em suma, qualquer "bem" que os dois conjuntos de asas opostos pudessem fazer se cancelaria *, enquanto o "mal" se somaria. Você poderia fazer esse avião voar, seria menos eficiente do que seria de outra forma.
* Claro, se eles não estiverem em ângulos iguais, ou um for maior que o outro, ou eles tiverem diferentes formatos de aerofólio, etc., então eles não serão cancelados perfeitamente e você ainda terá algum efeito com base no qual um é "mais forte".
Na década de 1980 (quando Guerra nas estrelas ainda era relativamente recente), havia alguns designs de modelos de controle de rádio diferentes que tinham o layout "asa em X" - um biplano sem suporte com diédrico superior e anédrico inferior aproximadamente iguais. Um era um canard, o outro era sem cauda (para ficar ainda mais parecido com um X-wing do filme).
Eles voaram bem, com a estabilidade muito neutra de "vai para onde você apontar" de um avião acrobático de padrão (pré-3D, pré-Turnaround). Eles não podiam voar no fio da navalha, porque tinham pouca autoridade no leme e não podiam manter o nariz erguido na inclinação de 90 graus (e eram desleixados nas pontas de giro pelo mesmo motivo), mas em voos não acrobáticos, eles lidavam como bem como um design padrão convencional de asa média, zero-diedro do dia.