Kann die Gleitzahl mit der Bi-Wing-Konfiguration erhöht werden?

Könnte ein zusätzlicher Flügel gleicher oder kleinerer Größe wie bei einer Bi-Wing-Konfiguration auch die Gleitzahl erhöhen, anstatt die Spannweite zu erhöhen?

Um Auftrieb (über eine begrenzte Spannweite) zu erzeugen, der eine Aufwärtskraft ist, übt der Flügel nach dem Prinzip von Aktion und Reaktion eine Abwärtskraft auf die Luft aus, und da sich die Luft frei bewegen kann, wird sie nach unten beschleunigt. Dies erhöht seine Energie, daher muss der Flügel etwas daran arbeiten, und diese Arbeit manifestiert sich als induzierter Widerstand.

Da die kinetische Energie proportional zur Masse und zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, während der Impuls nur proportional zur Masse und Geschwindigkeit ist, ist es effizienter, mehr Luft auf eine niedrigere Geschwindigkeit zu beschleunigen als weniger Luft auf eine höhere Geschwindigkeit.

Bei einer bestimmten Fluggeschwindigkeit kann mehr Luft beeinflusst werden, indem die Flügelspannweite erhöht wird oder zwei Flügel weit genug entfernt sind, um unterschiedliche Luft zu beeinflussen . Da der Flügel die Luft auf eine Höhe beeinflusst, die mit der Spannweite vergleichbar ist, müssten die Flügel ziemlich hoch übereinander sein, damit die Konstruktion effizient ist - aber eine solche Konstruktion wäre mechanisch nicht effizient, da sie sehr hohe Pylonen oben und möglicherweise unten erfordern würde . Das Erhöhen der Spanne ist einfacher.

Das Gleitverhältnis wird durch L/D bestimmt. Wenn wir den Auftrieb erhöhen können, ohne den Luftwiderstand zu erhöhen, oder den Luftwiderstand verringern können, ohne den Auftrieb zu verringern, haben wir ein besseres Gleitverhältnis.

Das Erhöhen der Flügelspannweite (für eine bestimmte Flügelfläche => Reduzieren der Sehne) hilft: Die längere Flügelspannweite verteilt die Auftriebserzeugung über eine längere Distanz, wodurch der induzierte Widerstand verringert wird. Es hilft auch, die Strömung so lange wie möglich laminar zu halten.

Ihre Frage bezieht sich auf das Hinzufügen eines zweiten Flügels zu einem Flugzeug. Das Problem bei Doppeldeckern ist, dass sie hauptsächlich vor Jahrzehnten gebaut wurden, und wir verbinden sie mit älteren Bauweisen und hauptsächlich viel Luftwiderstand, wie in dieser Frage angesprochen. Der klassische Doppeldecker scheint keine aerodynamischen Vorteile zu haben und hat immer ein geringeres L/D-Verhältnis als ein vergleichbarer Monoflügel.

Allerdings gibt es jetzt Computed Fluid Dynamics. In den letzten Jahren wurde an Doppeldeckerkonfigurationen mit geringem Luftwiderstand gearbeitet - viele sind hinter einer Pay-Wall, diese ist es nicht. Ihre Arbeit fand zwei Konfigurationen mit hohen L/D-Verhältnissen:

• AoA des oberen Flügels = 13º
• Vorwärtsschwung des oberen Flügels = 30º
• AoA des unteren Flügels = -2,8º
• Unterflügel nach hinten schwenken = 3,5º
• Flügelprofil beider Flügel = NACA 4412
• Beide Flügel haben eine Spannweite von 6 Fuß und eine Sehne von 6 Zoll
• Berechnetes L/D = 32,3

Die andere Konfiguration, die sie mit einem hohen L/D fanden, war eine Canard-Konfiguration: ein Flügel vor dem anderen. Wenn Sie darauf bestehen, zwei Flügel zu verwenden, ist dies möglicherweise die beste Wahl: ein Flügel vor dem anderen so montiert, dass der hintere Flügel dem Kielwasser des vorderen Flügels nicht im Weg ist, oder optimal montiert AoA für den gestörten Fluss. Ihre Canard-Konfiguration verwendete zwei verschiedene Flügel, was zu einem L/D von 35,8 führte:

Beachten Sie, dass keine der Konfigurationen irgendeinen Rumpf enthielt, sodass ihre CFD-Arbeiten mit dem Rumpf und mit Interferenzberechnungen wiederholt werden müssten. Glücklicherweise hat die Rechenleistung in den letzten Jahren dramatisch zugenommen.