Braucht ein Doppeldecker Wing Twist?

Die Flügeldrehung ist für keinen Flügel erforderlich, obwohl sie häufig verwendet wird (wie Sie sagten), um sicherzustellen, dass nicht der gesamte Flügel gleichzeitig blockiert, sondern auch um die Auftriebsverteilung in Spannweitenrichtung abzustimmen.

Beides sind viel geringere Probleme für Doppeldecker:

Stall auf einem Doppeldecker

Jeder Flügel (bei der Erzeugung von Auftrieb) erzeugt ein Strömungsfeld um ihn herum, in dem die Strömung darunter verlangsamt und die Strömung darüber beschleunigt wird, die Strömung davor nach oben gezogen und dahinter nach unten gedrückt wird. Bei einem Doppeldecker ist der obere Flügel normalerweise etwas vor dem unteren. Dies bedeutet, dass der obere Flügel im beschleunigten Bereich des unteren Flügels sitzt und einen höheren Einfallswinkel erhält – das macht ihn schneller zum Abwürgen, wenn der Anstellwinkel zu stark zunimmt. Der untere Flügel ist jedoch das Gegenteil. Es erhält eine Strömung mit geringerer Geschwindigkeit, und die untere Seite des oberen Flügels hilft, die Strömung zu drehen, sodass sie sich nicht so leicht vom unteren Flügel trennt. Dies bedeutet, dass Doppeldecker von Natur aus ein sehr allmähliches Strömungsabrissverhalten haben, wodurch sie in Beinahe-Stall-Bedingungen viel einfacher zu kontrollieren sind als die meisten Eindecker. Dreidecker sind noch stabiler.

Liftverteilung

Der Grund, warum moderne Passagierflugzeuge die Flügeldrehung verwenden, um die Auftriebsverteilung zu steuern, ist, dass dies einfacher ist als die Verwendung der Flügelplanform. In den 1930er und 1940er Jahren elliptische Planarflügelwaren der letzte Schrei, weil sie das aerodynamische Optimum für ebene Flügel sind, aber sie sind nicht das Gesamtoptimum (Strukturgewicht, Herstellungskosten ...), und deshalb haben moderne Passagierflugzeuge Flügelgrundrisse mit geraden Kanten und halbe Auftriebsverteilungen -Weg zwischen einer Ellipse und einem Dreieck (der höhere innere Auftrieb kann leichter getragen werden, weil der innere Flügel dicker gemacht werden kann und weniger Biegemoment an der Flügelwurzel verursacht). Bei Doppeldeckern haben sie normalerweise Streben zwischen den beiden Flügeln, sind also unglaublich steif und können bei gleichem Strukturgewicht und trotz der Verwendung recht dünner Profile viel höhere Lasten tragen - das ist das kleine Trägheitsmoment für das Rollen und das Wohlwollen Stallverhalten ist der Grund, warum Doppeldecker immer noch eine Sache im Kunstflug sind. Das ist auch der Grund, warum das Schneidern von Wing Twist '

Dies wäre wahrscheinlich anders, wenn jemand einen großen, hocheffizienten Langstrecken-Doppeldecker bauen wollte. In diesem Fall wären wahrscheinlich einige Vorteile durch die Einführung von Wing Twist zu erzielen. Wenn dieses Flugzeug jedoch keine extrem stark gestreckten Flügel hätte, hätte es wahrscheinlich immer noch einen schlechteren Wirkungsgrad als ein herkömmliches, da die Streben zwischen den Flügeln ziemlich viel Luftwiderstand verursachen und Sie immer noch relativ dicke Flügelprofile herstellen müssten, um sie anzupassen tanken, was den anderen Vorteil von Doppeldeckern zunichte macht. Und deshalb gibt es solche Doppeldecker nicht.

Offensichtlich tun sie das nicht. Das Bild zeigt eine voll kunstflugtaugliche Pitts Special von 1966 ohne sichtbaren Wing Twist.

Gehen Sie zurück in die frühen 1900er Jahre und werfen Sie einen Blick auf den "schwanzlosen" Dunne-Doppeldecker. Diese vom Designer sehr genial realisierte Flügelverdrehung (Washout) ist möglich, wodurch die Stalling-Eigenschaften viel harmloser werden und der Flügelschwung genutzt wird, um niedrigere AOA-Heckflügelspitzen zu verwenden, um die Nase nach unten zu neigen. Dies ist der Vorläufer heutiger Vorflügel, die im Reiseflug eingefahren werden können, um Luftwiderstand zu sparen.

Andere frühe Doppeldeckerkonstruktionen haben den oberen, vorderen Flügel als Sicherheitsmaßnahme für einen Strömungsabriss auf einen höheren AOA gesetzt, aber jetzt mit zwei gleich großen Flügeln kann einer nicht auf seinen effizientesten AOA eingestellt werden.

Also, besonders wenn Sie nach einem höher ausgerichteten, effizienteren Flügel streben, wo platzieren Sie Ihre Pitch-Steuerung? Traditionell achtern, wobei der längere Drehmomentarm des Rumpfes ausgenutzt wird.

Vögel gehen mit diesem Problem um, indem sie ihre Schwänze bei hohem AOA zur Nickkontrolle auffächern und sie dann im Reiseflug falten, um Luftwiderstand zu sparen.

Aber wo könnte es sonst hingehen? Ja, vorwärts! Lassen Sie das Leitwerk an und legen Sie eine andere Ruderfläche nach vorne. Anstelle eines Doppeldeckers würde ein viel kleinerer vorderer Flügel als Stallwarnung dienen und die Nase passiv fallen lassen (er würde zuerst abwürgen).

Wenn Sie also schwanzlos wollen, brauchen Sie etwas anderes, um die Tonhöhe zu kontrollieren. Geringerer Aspekt, Auswaschung, Platzierung von Trimmungen und Steuerflächen näher am Schwerpunkt haben den Preis einer geringeren Stabilität und/oder eines höheren Luftwiderstands.

Computer, die mehrmals pro Sekunde trimmen können, haben die Reduzierung der Größe von passiven Pitch-Control-„Flossen“ ermöglicht, aber ihre Funktion bleibt für die Sicherheit kritisch. Auswaschungen und/oder Vorflügel erhöhen zwar den Luftwiderstand, machen das Flugzeug jedoch bei Flügen mit niedriger Geschwindigkeit und hohem AOA viel sicherer.

Wie wäre es also mit größeren, einziehbaren Vorflügeln (für Flugzeuge mit gepfeilten Flügeln) oder einem "Sicherheits-Canard" für alle?