Самолет с 4 крыльями: Самолет с 4-мя крыльями? Такого мы еще не видели

И в 1893 году первый мультиплан Филлипса, Phillips Flying Machine, появился на свет. Филлипс, будучи блестящим исследователем, никак не хотел понять, что два больших крыла имеют преимущество перед множеством мелких. Он был уверен в будущем мультипланов. Его первый самолет имел 50 (!) узких 3,8-сантиметровых поверхностей, расположенных на высоте 5 см друг от друга. Удивительное «крыло», слагающееся из них, достигало двух метров в высоту и более шести в ширину.

Испытательный стенд представлял собой кольцеобразный деревянный помост с колышком в центре. Самолет с 6-сильным двигателем разгонялся по кругу, будучи привязанным к колышку, — и взлетал! Причем в полете «на привязи» достигал скорости 65 км/ч, что для начала 1890-х было очень неплохим показателем. Филлипс убедился в том, что идея работает, и за следующие десять лет построил, наконец, мультиплан, способный поднять в воздух человека — Multiplane № 2. У этой машины было 32 крыла, но общая площадь системы оставалась примерно такой же, как и в первой версии, так как конструктор увеличил расстояние между крыльями.

Так или иначе, к 1904 году инженер построил еще один мультиплан, двадцатикрыл — но на этот раз неудачно. При мощном, 22-сильном моторе третий самолет едва подпрыгивал на 15 м. Собственных денег хватало не всегда, и Филлипс пользовался средствами меценатов, в частности французского авиатора-энтузиаста Шарля де Ламбера.

И наконец, в 1907 году Филлипс добился своего: его Multiplane № 4 поднялся в воздух и преодолел 150 м, став первым полетевшим британским самолетом. Это была поистине безумная конструкция — количество крыльев в четвертой модели достигало 200! Идея была проста: Филлипс взял четыре одинаковые 50-крыльные рамы от первого беспилотника и поставил их последовательно на базу от третьей модели.

Проблема была в другом. К тому времени и Райты, и Сантос-Дюмон уже доказали эффективность более простой, бипланной схемы. Безумные мультипланы Филлипса просто не могли найти спонсоров и покупателей. Филлипс некоторое время еще «барахтался», патентовал различные усовершенствования, но затем ушел на покой и умер в безвестности в 1926 году.

3393 крыла

Конечно, Филлипс не был единственным создателем мультипланов. Подобные машины строили многие инженеры, просто Филлипс стал единственным, кто уперся в многокрылую схему лбом и категорически не хотел обращать внимание на другие решения.

Абсолютный рекорд по количеству поверхностей, создающих подъемную силу, поставил в 1907 году не кто иной, как Александр Грэм Белл, изобретатель телефона. В начале XX века он увлекся авиастроением, спроектировал и построил серию летательных аппаратов под общим названием Cygnet. Принцип их полета базировался на изобретенном Беллом пирамидальном (или тетраэдрическом) воздушном змее. Представьте себе равносторонний треугольник, затем разделите его в уме на несколько треугольников поменьше, а каждый из них в свою очередь — еще на несколько. Треугольники-ячейки, смотрящие вершиной вверх, представьте заполненными тканью, а вершиной вниз — пустыми. Собственно, перед нами одна из сторон пирамидального змея.

Первый Cygnet был просто гигантским планером-змеем, а вот Cygnet II представлял собой оснащенный 8-цилиндровым двигателем Curtiss летательный аппарат, крыло которого состояло из 3393 треугольных ячеек! Размах это ячеечной системы достигал 8 м. В феврале 1909 года второй Cygnet испытывали на озере Бра-д’Ор в Канаде, но поднять в воздух так и не смогли. Лишь упрощенная модель Cygnet III с более мощным силовым агрегатом взлетела в 1912 году, но показала крайне низкие полетные качества и управляемость, а во время последнего испытания, 17 марта, просто развалилась в воздухе. Белл быстро охладел к проекту Cygnet и занялся другими делами.

Первый в истории самолет с педальным приводом, сумевший подняться в воздух, был именно мультипланом. Его построил в 1923 году американский инженер Фредерик Герхардт, сотрудник Мичиганского университета. Мускулолет имел вполне обычный фюзеляж и пять рядов крыльев, расположенных на приличной высоте один от другого, что доводило его общую высоту до 4,5 м! Единственный полет Gerhardt Cycleplane был, по сути, прыжком на 6 м и на высоту 0,61 м.

Бегло по ранним конструкциям

Проекты Филлипса и Белла были неплохо финансируемы и тщательно продуманы. Оба инженера разбирались в аэродинамике и отталкивались от существующих наработок. Но 1900-е и 1910-е годы породили ряд уникальных конструкций, созданных в одном экземпляре энтузиастами с гораздо меньшей теоретической подготовкой.

Например, в 1907 году свой мультиплан представил американский фотограф-портретист Джон Уильямс Рошон. Он загорелся идеей построить самолет за два года до этого, вскоре получил патент на свою систему, а затем и реализовал ее. За основу Рошон взял уже упомянутый планер Уинхема. В мультиплане Roshon I было два этажа крыльев по семь слоев в каждом — нижняя часть состояла из 48 прямоугольных ячеек, а надстроенная верхняя была в два раза уже и включала 24 ячейки. Рошон не проводил испытания самолета, а сразу заявил его на участие в Международном авиационном состязании в Сент-Луисе в октябре 1907 года. Интересно, что ни один (!) самолет, принимавший участие в тех «гонках», не смог подняться в воздух…

В то же время свой мультиплан представил французский инженер маркиз д’Эквийи-Монжюстен. Его идея состояла в том, что шесть рядов крыльев заключались в кольцеобразный замкнутый контур, то есть маркиз умудрился объединить в одной конструкции мультиплан с кольцепланом! В 1907—1908 годах д’Эквийи многократно переделывал свою машину (в том числе увеличил количество крыльев до 25 и расположил их не параллельно земле, а как сегменты круга), но 10-сильный двигатель так и не смог поднять ее в воздух. Впоследствии следы мультиплана теряются.

Ступеньки Зербе

Уже в 1910-х концепция мультиплана претерпела серьезные изменения, а десятью годами позже и вовсе практически отмерла. Родоначальником мультипланов, приближенных к реальности, то есть имеющих четыре-пять уровней крыльев, а не 20−50, стал американский инженер, профессор Джером Зербе. Пять крыльев мультиплана Зербе, построенного в 1909 году, располагались… лесенкой. Самое нижнее — почти у хвостовой части, затем выше, еще выше, еще, еще, и последнее, шестое, нависало над пропеллером. Зербе полагал, что таким образом самолет будет легко подниматься вверх по набегающему потоку. Нельзя сказать, что он был совсем неправ, тем не менее его мультиплан взлететь не смог. Зербе не сдался. В 1910-м он построил аналогичной схемы пятикрыл, а в 1919-м наконец представил летающий (чуть-чуть) самолет — четырехкрылый Zerbe Air Sedan, тоже не снискавший значительного успеха.

Мультипланы — странная штука. Перечислять единичные конструкции можно еще долго: мультиплан Гибсона, триплан Армана и Анри Дюфо, мультиплан Сэмюэла Смита… Но необходимость в них отпала в тот момент, когда оказалось, что летают они не лучше своих более скромных собратьев (или чаще всего вообще не летают), а стоят значительно дороже и требуют более сложных расчетов. Поэтому время, «поглотившее» даже более консервативные бипланы и трипланы, сделало многокрылые машины частью истории. Но без истории нет и настоящего — не так ли?

дизайн самолета — Почему нет 4-х крылатых самолетов?

спросил 5 лет, 8 месяцев назад

Изменено 2 года, 5 месяцев назад

Просмотрено 4к раз

$\begingroup$

Чем больше крылья, тем больше сопротивление. Так почему же у больших самолетов нет 4 меньших крыльев вместо 2 очень длинных? 92 \cdot A $$

Вам нужна определенная площадь крыла, чтобы выдержать вес самолета. Теперь вопрос: на сколько крыльев мы распределим эту площадь крыла? Более 80 лет ответ был: одно крыло (две половины крыла составляют одно крыло).

Классический биплан ушел в прошлое, однако были невероятно умные авиастроители, которые обратили внимание на конфигурацию длинного спаренного утка. Это действительно имеет большой смысл:

Источник изображения

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос: есть

$\endgroup$

13

$\begingroup$

Бипланы — это вещь, и они были с самых первых дней полета.

Однако они впали в немилость, потому что на самом деле имеют на больше сопротивления, чем у соответствующего моноплана. Вам нужно не только такое же количество крыльев, но и дополнительная поддерживающая конструкция.

В качестве альтернативы, если вы думаете о двух крыльях, одно за другим, то турбулентность от переднего крыла резко уменьшит подъемную силу второго.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Бипланы и другие многокрылые конструкции страдают от соединения крыльев воздушным потоком.

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Я думаю, может быть несколько причин, по которым одно крыло является нормой. Во-первых, с точки зрения индуктивного сопротивления более длинное крыло, если оно конструктивно возможно, будет обеспечивать меньшее сопротивление, чем более короткое и толстое крыло. Чем больше удлинение (отношение размаха крыла к шнуру (ширине) крыла), тем меньше влияние вихрей законцовки крыла.

Во-вторых, как упоминалось в другом ответе, крыло за другим крылом видит нарушенный поток. При проектировании самолета

трудно предсказать, как этот поток будет нарушен. $\endgroup$

2

$\begingroup$

«С большими крыльями больше сопротивление» не соответствует действительности — на самом деле наоборот (вдвойне верно, поскольку вы имеете в виду длину крыла, а не площадь). Сопротивление — это функция, основанная на многих вещах, одним из которых является коэффициент сопротивления (Cd), который сам состоит из многих частей (трение, давление и паразитные потери) и на который сильно влияет форма аэродинамических профилей. крыло, а также то, как конструктор работает над минимизацией вихрей потери законцовки.

Чем больше у вас «концов», тем они хуже, поэтому у самолетов поднимается только одно крыло (задняя часть не обеспечивает подъемной силы, поэтому имеет незначительные вихри потери законцовок).

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Новое крыло самолета движется как птичье и может радикально изменить конструкцию самолета летит.

Имея ширину 14 футов или четыре метра, новое крыло состоит из тысяч элементов, которые подходят друг к другу и функционируют аналогично крылу птицы, говорит один из авторов отчета, инженер-исследователь НАСА Ник Крамер.

«Что-то вроде кондора блокирует свои суставы во время полета, а затем (регулирует) свое крыло до более оптимальной формы для своего путешествия, а затем, когда он хочет сделать более агрессивный маневр , он разблокирует плечо , Это аналогичный ответ на то, что мы здесь делаем», — сказал он в телефонном интервью.

Но не только то, как функционирует новое крыло, отличает его, утверждают исследователи, соавторы статьи, опубликованной на этой неделе в журнале «Умные материалы и конструкции».

В целях тестирования это первоначальное крыло было собрано вручную, но будущие версии могут быть созданы с помощью миниатюрных роботов. Авторы и права: Кенни Чунг, Исследовательский центр Эймса НАСА,

Команда, в которую входят эксперты из НАСА и Массачусетского технологического института, говорят, что их конструкция может привести к значительному повышению эффективности производства и обслуживания самолетов в будущем.

Кеннет Чунг, научный сотрудник Исследовательского центра Эймса НАСА, приводит пример Boeing 787 Dreamliner, который сконструирован из настолько больших частей тела, что для их изготовления требуются негабаритные формы и печи, прежде чем они будут транспортированы. еще большие самолеты до точки сборки. То же самое относится и к Airbus A380.

«Масштабирование затрат и объем инфраструктуры, которую бизнесу необходимо инвестировать для реализации этих новых разработок, довольно экстраординарны», — сказал Ченг в телефонном интервью. «Итак, то, что мы делаем с этими проектами, — это попытка уменьшить все это, чтобы вы могли иметь такую ​​​​же производительность с точки зрения материалов, но иметь возможность производить их без создания всей инфраструктуры, которая требуется в настоящее время. »

НАСА называет трех победителей в категории домов для Марса

Новые крылья изготавливаются путем впрыскивания полиэфиримида, армированного волокном, в трехмерную форму для создания каждой детали, которые соединяются вместе в процессе, который в конечном итоге может быть выполнен роем сборочных роботов.

«Там, где традиционно у вас должна быть фабрика, которая больше, чем вещь, которую вы производите, здесь способ объединения единиц позволяет вам точно предсказать, какой формы что-то будет, просто основываясь на том, сколько компонентов вы вместе», — сказал Ченг.

Сверхлегкая модульная конструкция также может быть легко упакована для транспортировки, что также делает ее потенциально идеальной упаковкой для другой цели — отправки в космос.

«Все эти вещи очень хорошо сочетаются с запуском на орбиту и сборкой в ​​очень большую космическую конструкцию», — сказал Крамер. «Так что это очень привлекательное приложение, которое мы активно изучаем — роботизированная сборка этих решетчатых структур в космосе».

Показана сборка крыла, собранная из сотен одинаковых узлов. Предоставлено: НАСА

Хотя концепция более дешевых и универсальных самолетов может быть привлекательной для коммерческой авиации, существуют серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем они появятся где-нибудь рядом с аэропортом.

Важным вопросом является интеграция материала в существующие системы, что, вероятно, потребует полного изменения традиционного подхода к проектированию самолетов. А это требует времени, исследований и, конечно же, денег.

«Если вы хотите оправдать изменение традиционного производственного процесса аэрокосмической промышленности, у вас должна быть действительно веская причина», — сказал Крамер. «Поэтому ваш прирост производительности должен быть достаточно значительным, чтобы оправдать это. Дело не в том, осуществимо ли это, а в том, является ли это финансово рыночным».

Система также предназначена для программирования, поэтому форма крыла будет автоматически трансформироваться в соответствии с изменением условий аэродинамической нагрузки на разных этапах полета. Предоставлено: Эли Гершенфельд, Исследовательский центр Эймса НАСА

Если технология в конечном итоге попадет на коммерческие самолеты, она может изменить не только производство, но и техническое обслуживание самолетов, сказал Чунг.