양면

양면기는 두 개의 주요 날개가 다른 날개의 위에 한 개씩 쌓여 있는 고정익 항공기다.최초의 동력 제어식 항공기인 라이트 플라이어는 항공 초기 많은 항공기가 그랬던 것처럼 양면 비행기의 날개 배치를 이용했다.양면 날개 구조는 단면보다 구조적 장점이 있지만 단면 날개보다 더 많은 드래그를 생산한다.개선된 구조 기술, 더 나은 재료 및 더 빠른 속도는 1930년대 후반까지 대부분의 목적에 양면 구성을 쓸모없게 만들었다.

바이플레인은 기존의 캔틸레버 단면 설계에 비해 몇 가지 이점을 제공한다. 즉, 주어진 날개 영역에 대해 더 가벼운 날개 구조, 낮은 날개 하중 및 더 작은 스팬을 허용한다.그러나 각 날개에 걸친 기류간 간섭은 드래그를 상당히 증가시키며, 일반적으로 양플레인은 광범위한 브레이싱이 필요하여 추가적인 드래그를 유발한다.

2플레인은 위아래가 아닌 날개를 앞뒤로 배치하는 탠덤 날개 배열과 구별된다.

이 용어는 또한 생물학에서 가끔 사용되는데, 몇몇 날짐승의 날개를 묘사하기 위해서입니다.

특성.

양면 항공기에는 두 개의 날개가 다른 날개의 위에 놓여 있다.상하부는 대기의 거의 같은 부분에 작용하여 서로의 행동을 방해하기 때문에 비슷한 크기와 모양의 단일 날개보다 두 배나 많은 양력을 생산할 수 없지만, 각각은 리프트의 일부를 제공한다.상부 날개에서 하부 날개까지 비틀거리지 않는 양면 구성에서 리프트 계수는 동일한 에어포일과 가로 세로 비율을^[1] 사용하는 단면보다 10~15% 감소한다.

하부 날개는 보통 동체에 부착되어 있는 반면, 상부 날개는 카반 스트럿의 배치와 함께 동체 위로 올려져 있다.주 날개 중 하나 또는 두 개 모두 아일러론을 지지할 수 있는 반면, 플랩은 대개 하부 날개 위에 위치한다.브레이싱은 거의 항상 상단 날개와 하단 날개 사이에 추가되는데, 동체의 양쪽에 대칭적으로 위치한 평면간 스트럿과 구조가 구부러지지 않도록 브레이싱 와이어의 형태로, 날개 자체가 캔틸레버 구조물이 아닌 곳에서 구조물이 구부러지지 않도록 한다.

장단점

단면보다 양면의 주요 장점은 더 큰 강성과 더 낮은 중량을 결합할 수 있다는 것이다.강성은 구조 깊이를 필요로 하며 초기 단면체는 외부 브레이싱과 함께 이것을 제공해야 하는 경우, 양면체는 자연적으로 깊은 구조를 가지므로 가볍고 튼튼하게 만들기가 쉽다.비칸틸레버 단면체의 와이어 연결은 훨씬 더 날카로운 각도로, 외부 날개의 강성을 보장하기 위해 장력을 적게 제공한다.양면에서는 각도가 반대되는 힘과 직접 일직선을 이루려는 이상에 가까우므로, 그러면 전체적인 구조가 더 딱딱하게 만들어질 수 있다.와이어 브레이스 단전기는 강성이 감소했기 때문에 종종 1개의 베이로 양면기를 쉽게 만들 수 있는 여러 개의 비행선과 착륙선을 가지고 있었으며, 한 세트의 착륙선과 비행선이 있었다.그러나 두 개의 에어포일이 서로 간섭하는 것으로 인한 공기역학적 단점을 상쇄하기에는 전선에서의 여분의 여력은 충분하지 않았다.스트럿 브레이스 단면체를 시험해 보았지만, 사용된 스트럿 수에서 끌린 것 때문에 성공한 것은 없었다.^{[citation needed]}

양면 날개의 첨탑에 작용하는 구조력은 2개가 아닌 4개의 첨탑으로 나뉘기 때문에 더 낮은 경향이 있으므로 날개는 동일한 전체적인 강도를 얻기 위해 더 적은 재료를 사용할 수 있고 따라서 더 가볍다.또한 날개의 주어진 영역은 더 짧은 경향이 있어서, 스파르의 휨모멘트를 감소시키고, 그것은 또한 그것들을 더 가볍게 만들 수 있게 한다.^[2]그러나 양면 비행기에는 날개 사이의 간격을 유지하기 위해 추가적인 스트럿이 필요하며, 이것은 무게와 드래그를 모두 더한다.

항공의 첫 해에 이용할 수 있는 엔진에 의해 공급되는 저전력은 상당히 낮은 속도에 한정된다.이것은 훨씬 더 낮은 정지 속도를 요구했고, 이것은 다시 두 개의 큰 날개 영역과 가벼운 무게를 결합하여 낮은 날개 하중을 필요로 했다.날개가 길지 않고 날개 면적이 충분히 넓어 위험할 정도로 유연해진 것은 양면비행기로 더욱 쉽게 달성되었다.^{[citation needed]}

더 작은 양면 날개는 더 큰 기동성을 허용한다.제1차 세계대전에 이어, 이것은 양면기의 시대를 연장하는 데 도움이 되었고, 성능상의 단점에도 불구하고, 대부분의 전투기는 늦은 1930년대 중반까지 양면기였다.전문 스포츠 항공기가 여전히 적은 수로 만들어지고 있다.^{[citation needed]}

항공기들은 상단 날개 아래의 고압 공기와 하단 날개 위의 저압 공기가 서로를 상쇄할 때 두 평면 사이에 공기역학적 간섭을 겪는다.^{[dubious – discuss]}이것은 양면기가 실제로 유사한 크기의 단면체의 두 배의 양력을 얻지 못한다는 것을 의미한다.날개가 멀리 떨어져 있을수록 간섭은 덜하지만 간격 스트럿은 더 길어야 하며, 간격이 매우 커야 눈에 띄게 줄일 수 있다.초기 항공기의 저속력과 동력을 감안할 때 와이어와 스트럿의 드래그 페널티와 기류의 상호 간섭은 상대적으로 경미하고 허용 가능한 요소였다.^{[citation needed]}

제1차 세계대전에서 늦게 엔진 출력과 속도가 상승함에 따라 본질적으로 드래그가 낮고 날개 하중이 높은 두꺼운 캔틸레버 날개가 실용화되었고, 이는 다시 단면체와 관련된 구조적 문제를 해결하는 데 도움이 되었지만, 양면기에는 거의 개선되지 않은 단면체를 더욱 매력적으로 만들었다.^{[citation needed]}

스태거

양면기의 기본 설계는 날개가 다른 날개의 바로 위에 위치한다.상단 날개가 하단 날개에 비해 전방으로 움직이는 것을 포지티브 스태거(positive stagger)라고 부르거나, 더 흔히 단순히 비틀거리는 것을 말한다.양 날개 사이의 공기역학적 간섭 효과를 소폭 줄여 양력을 높이고 항력을 줄일 수 있지만 조종석에 대한 접근성을 높이기 위해 더 자주 이용됐다.많은 비행기들이 엇갈린 날개를 가지고 있다.일반적인 예로는 드 하빌랜드 타이거 나방, 뷔커 뷔 131 정만, 트래블 에어 2000 등이 있다.

대신 하부 날개가 상부 날개에 앞서 움직일 수 있어 부정적인 비틀거림과 유사한 이점을 얻을 수 있다.이는 구조적인 이유 또는 가시성 개선을 위해 주어진 설계에서 주로 수행된다.부정적인 스태거의 예로는 Sopwith Dolphin, Breguet 14, Bechcraft Stagerwing이 있다.^[3][4]그러나 긍정적인 (앞쪽으로) 비틀거리는 것이 훨씬 더 흔하다.

베이

평면간 스트럿 세트로 둘러싸인 공간을 베이(건축 양식이 사용되는 것처럼 큼)라고 부르기 때문에 항공기 양쪽의 날개를 연결하는 그러한 스트럿 세트가 한 세트인 양면 또는 삼면(tripplane)이 단면 양면(single-bay)이다.이는 1차 세계대전 당시 포커 D와 같은 소형 항공기에 충분한 힘을 제공했다.VII 전투기와 제2차 세계 대전 하빌랜드 타이거 나방 기본 훈련기.^[5]

2인승 커티스 JN-4 제니는 2베이 양면기로, 너무 긴 베이는 구부러지기 쉽고 실패할 수 있기 때문에 추가 베이가 필요하다.SPAD S.XIII 전투기는 2베이 양면비행기로 보이면서도 1베이만 있을 뿐 추가 스트럿으로 고정하는 고정의 중간점을 가지고 있지만, 이러한 고리는 구조적으로 위에서 아래 날개까지 연속되는 것은 아니다.^[6]솝위드 1½ 스트럿터는 W자형 카바인을 가지고 있지만, 날개를 서로 연결하지 않기 때문에 베이 수를 더하지 않는다.^[7]

대형 수송기와 폭격기는 충분한 힘을 제공하기 위해 여전히 더 많은 베이가 필요했다.이것들은 때때로 다중-베이 바이플레인이라고 불린다.제플린-린다우 D와 같은 소수의 항공기.나는 비행기간 스트럿이 없고 거드름을 피우지 않는다고 불린다.^[8]

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  제플린-린다우 D.I stroadless biplane

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  니에우포트 23 싱글베이 세스키플레인

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  SPAD S.X보조 스트럿이 있는 III 싱글베이 양면

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  커티스 JN-4 2베이 양면기

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  Handley 페이지 V/1500 4-bay 또는 다중-bay 양면

연결

대부분의 양전기는 캔틸레버 구조물이 없기 때문에 강성을 유지하기 위해 와이어를 연결해야 한다.초기 항공기는 단순한 와이어(조여지거나 평탄한 와이어)를 사용했지만, 제1차 세계 대전 동안 영국 왕립 항공기 공장은 힘을 증가시키고 항력을 줄이기 위해 RAFwire라는 이름의 에어포일 단면 와이어를 개발했다.양면 날개 구조에는 4종류의 와이어가 사용된다.날개 내부의 드래그 와이어는 날개를 동체에 기대어 뒤로 접히는 것을 방지하며, 앞쪽 안쪽 구석에서 뒤쪽 바깥쪽 구석까지 윙 베이의 안쪽으로 달린다.^[9]드래그 방지 와이어는 항공기가 정지할 때 날개가 앞으로 움직이는 것을 막고 드래그 와이어와 반대 방향으로 달린다.^[10]이 두 가지 모두 보통 날개 안에 숨겨져 있으며, 그렇지 않으면 구조가 충분히 뻣뻣한 경우에는 일부 설계에서 생략할 수 있다.실제로 많은 초기 항공기는 고속과 힘이 이를 부적절하게 만들 때까지 이러한 경직성을 제공하기 위해 날개의 천에 의존했다.외부적으로는 리프트 와이어가 날개가 접히는 것을 막고, 외측 날개 밑부분에서 아래 날개뿌리까지 달린다.^[11]반대로 착륙선은 날개가 처지는 것을 막고, 항공기가 착륙할 때 그 힘에 저항하며, 상단 날개 중심부에서 하단 날개 위 바깥쪽까지 달린다.^[12]추가적인 드래그 와이어와 드래그 방지 와이어를 사용하여 동체와 날개를 연결하는 카반 스트럿과 상부와 하부를 연결하는 평면 스트럿을 버팀목으로 사용할 수 있다.

세스키플레인

세스키플레인(sesquiplane)은 한 날개(대개 아래)가 다른 날개보다 현저히 작은 양면이다.^[13][14]이 단어는 "1.5 날개"를 의미한다.이 배열은 양면면의 구조적 장점을 유지하면서 드래그와 중량을 줄일 수 있다.하부 날개는 현저하게 짧은 스팬 또는 화음이 감소할 수 있다.

그 예로는 니에우포트 10호부터 니에우포트 27호까지 일련의 니우포트 군용기를 들 수 있는데, 1915년에서 1917년 사이에 연합군의 중추를 형성한 것이다.^[15]Nieuport 세스키플레인의 성능은 매우 인상적이었기 때문에 Idflieg(독일 비행군 조사국)는 항공기 제조업체에 복제품 생산을 요청했는데, 이 복제품 중 가장 유명한 것은 Siemens-Schuckert D이다.I.^[16] 알바트로스 D.니에우포트에서 일반 배치도 베꼈던 III와 D.V도 제1차 세계대전 당시 독일군의 등뼈를 비슷하게 제공했다.^[17]알바트로스 세퀴플레인은 기동성과 높은 상승률로 인해 항공 승무원들로부터 널리 호평을 받았다.^[18]

전쟁 기간 동안 세스콰이플레인 구성은 계속 인기를 끌었는데, Nieuport-Delage NiD 42/52/62 시리즈, Fokker C 시리즈와 같은 수많은 종류가 있었다.Vd&e, Potez 25 모두 많은 공군에 복무하고 있다.일반 항공 분야에서는 와코 커스텀 캐빈 시리즈와 같은 항공기가 비교적 인기 있는 것으로 나타났다.^[19]사로 윈드호버는 상부 날개가 하부보다 작은 세스쿼이플레인이었는데, 이는 후진보다 훨씬 드문 구성이었다.^[20]프팔츠 D.III는 또한 다소 특이한 세스콰이플레인 배치를 특징으로, 단일 세스콰이플레인이 부딪히는 펄럭이는 문제를 없앤 두 개의 첨탑으로 보다 실속 있는 하부 날개를 가지고 있다.^[17]

역사

비행기의 적재는 1843년 조지 케일리 경에 의해 제안되었다.^[21]히람 맥심은 1894년 그의 증기력 시험 장비에 대한 아이디어를 채택했다. 이 장비들은 1894년에 안전 레일에 의해 고정되었다.^[22]오토 릴리엔탈은 1895년에 두 개의 다른 양면 행글라이더를 디자인하고 날았지만,^[23] 그는 단발기로 더 잘 알려져 있다.^[24]1896년까지 옥타브 차누트가 이끄는 미국의 한 무리의 젊은이들이 양플레인을 포함한 행글라이더를 날리고 있었고, 외부적으로 브레이싱된 양플레인이 단발기보다 동력 비행에 더 나은 전망을 제공한다는 결론을 내렸다.1903년에 라이트 플라이어 양면 비행기는 최초의 성공적인 동력 항공기가 되었다.^[25]

선구자 동안 내내, 둘 다 biplanes과 monoplanes지만, 제1차 세계 대전 biplanes의 발발로 여러monoplane 구조적 실패는 프랑스어도 전투 수행에서 대부분의 monoplanes을 철수시킬 때 군 복무 중 모든 monoplanes grounded,[26]이 RFC의"Monoplane 반 총장"을 야기한 후 지지 얻은 흔한 것이었다.d아무도그들을 훈련시켰다.항공 작가 브루스와 같은 인물들은 브리스톨 M.1과 같이 새로 고안된 단발기에 대해서도 '정형'의 쌍발기를 선호하여 상대적으로 성능 속성이 높은 사람들조차 간과하게 하는 명백한 편견이 있다고 관찰했으며, 당시 단발기가 널리 퍼져 있었다고 한다.전투 중에는 항공기가 본래 안전하지 않았다.^[27][28]

1914년과 1925년 사이에 도입된 새 항공기의 분명한 대다수는 2기였다. 그러나 제1차 세계 대전 후기 동안 독일인들은 Fokker D와 같은 새로운 세대의 단발기를 실험하고 있었다.8세, 그것이 양면기의 장점을 일찍 종식시켰을지도 모르는 갈등은 그 때 종식되지 않았다.^[29]구조 문제 해결에 따라 활자가 빠르게 고등훈련기 역할로 밀려났지만 프랑스인들도 스트럿으로 장식된 파라솔 단발기인 모란사울니에 AI를 도입하고 있었다.^[30]Sesquiplane 타입은 프랑스 Nieuport 17과 독일 Albatros D와 같이 약칭 하의 날개가 달린 양면이었다.III, 단면보다 강하면서도 기존 양면보다 낮은 드래그를 제공했다.

인터워 기간 동안 수많은 양면 항공기가 도입되었다.영국 드 하빌랜드 드래곤은 런던-파리 서비스와 같은 복잡한 노선에 6명의 승객을 태울 수 있는 간편한 디자인을 사용하면서 특히 성공한 항공기였다.^[31]1934년 8월 초, 카리브해의 트레일이라는 이름의 그러한 항공기는 비록 원래 이 장거리 비행의 목적지는 이라크 바그다드였지만, 캐나다 본토와 영국 사이를 30시간 55분 만에 처음으로 논스톱 비행을 수행했다.^[32][33]상대적으로 성공했음에도 불구하고 영국 드래곤의 제작은 더 강력하고 우아한 드 하빌랜드 드래곤 라피데를 선호하면서 빠르게 끝났다. 드 하빌랜드 드래곤 라피데는 드래곤의 보다 빠르고 편안한 후계자가 되기 위해 특별히 고안되었다.^[34]

가용 엔진 출력과 속도가 증가함에 따라 외부 브레이싱의 드래그 페널티가 점점 더 제한적인 항공기 성능을 발휘한다.더 빨리 날기 위해서는 공기역학적으로 깨끗한 디자인을 만들기 위해 외부 브레이싱을 줄여야 하지만 초기 캔틸레버 디자인은 너무 약하거나 너무 무거웠다.1917년 Junkers J.I sesquiplane은 최소한의 스트럿으로 모든 비행 표면에 골판지 알루미늄을 사용했지만, 얇은 금속 피부를 손상시키기 비교적 쉬웠고 지상 작업자들의 세심한 처리가 필요했다.^[35]1918년 제플린 린도 D.필자는 올메탈 스트레스성 모노코크(모노코크)로 완전히 캔틸레버 바이플레인이었지만, 전투기의 도착이 너무 늦어 충돌 시 전투용품을 볼 수 없었다.^[8]

1930년대까지, 양전기는 성능 한계에 도달했고, 특히 제1차 세계대전이 끝난 후부터 단전기가 점점 보편화되었던 대륙 유럽에서 단전기가 점점 우세해졌다. 제2차 세계대전이 시작될 무렵, 몇몇 공군은 여전히 최전방 전투기를 보유하고 있었지만, 그들은 더 이상 공동 전투기가 아니었다.mppitive, 그리고 대부분은 전쟁이 끝난 직후까지 훈련이나 선상 운영과 같은 틈새 역할에 사용되었다.영국의 글로스터 글래디에이터 양면기, 이탈리아의 피아트 CR.42 팔코, 소련의 I-153 세스키플레인 전투기는 모두 1939년 이후에도 계속 운용되고 있었다.^[36][37]항공 저자인 지아니 카타네오에 따르면, CR.42는 이탈리아 북부 전역의 산업 목표물을 타격하는 RAF 폭격기에 대한 방어 야간 전투기 역할에서 성공을 거둘 수 있었다.^[38][39]

영국 플리트 에어 암은 항모로부터 페어리 소드피쉬 어뢰폭격기를 운용했고, 비교적 소형 호위함 갑판에서 작전 능력을 발휘한 것이 주효했다.낮은 실속 속도와 본질적으로 견고한 설계는 대서양 중부의 혹독한 기후 조건에서도 작동에 이상적이었다.^[40]충돌이 끝날 무렵, 검둥이는 다른 어떤 연합군 항공기보다 더 큰 톤의 액슬 운송을 파괴시켰다는 구별을 지녔다.^[41]

독일 하이켈 헤 50호와 소련 폴리카르포프 포-2호 모두 2차 세계대전 내내 야간 지상공격 역할에 비교적 성공하면서 사용되었다.Po-2의 경우 1952년경까지 끝나지 않고 분쟁이 끝난 뒤에도 항공기 생산이 계속됐다.^[42]한국전쟁 당시 상당수의 Po-2가 한국공군에 의해 야영되어 유엔기지에 대한 야간 기습으로 심각한 피해를 입혔다.^[43]Po-2는 또한 저공비행 Po-2를 유도하기 위해 요격 중 161km/h(100mph) 이하로 감속하다가 Lockheed F-94 Starfire 1대가 소실되었기 때문에 문서화된 제트 킬을 인정받은 유일한 항공기다.^[44]

이후 양면 훈련기들은 영국 공군(RAF), 캐나다 공군(RCAF) 등에 드 하빌랜드 타이거 나방과 프랑스와 벨기에 공군에서 전후 근무한 스탬프 SV.4를 포함했다.Stearman PT-13은 미 해군이 해군 항공기 공장 N3N을 운영하는 동안 미 육군 공군에 의해 널리 사용되었다.후에 미국에서 민간인이 사용하게 되면서, Stearman은 특히 날갯짓과 같은 스턴트 비행과 관련이 있게 되었고, 작물 분진과 관련이 있게 되었는데, 그곳은 그것의 소형성이 낮은 층에서 잘 작동하여 장애물을 피해야 했다.

현대의 양면 디자인은 여전히 곡예비행과 농업용 항공기와 같은 전문가 역할에서 여전히 존재하며, 경쟁 곡예비행기 역할과 형식은 1930년대 중반까지 Udet U 12 Flamingo와 Waco Taperwing에 의해 잘 정의되었다.피츠스페셜은 제2차 세계대전 이후 수년간 곡예 비행을 지배했으며 지금도 제작 중이다.

대부분의 양면 설계에는 왕복 엔진이 장착되었다.각각 터보프로프와 터보팬 엔진이 장착된 안토노프 An-3와 WSK-Mielec M-15 벨페고르는 예외다.Grumman Ag Cat과 같은 일부 구형 양면 디자인은 터보프롭 엔진을 탑재한 업그레이드 버전으로 제공된다.

가장 많이 생산된 두 개의 양면 디자인은 1913년 영국 아브로 504호였으며, 그 중 1만1,303호가 건설되었으며, 1928년 소련의 폴리카르포프 포-2호가 2만개가 넘게 건설되었으며, 포-2호는 소련의 아브로 504호를 직접 대체한 것이다.둘 다 트레이너로 널리 쓰였다.

초경량 항공기

비록 대부분의 초경량들이 단면형이지만, 관련된 저속과 간단한 구조는 래리 마우로의 이지 라이저(1975–)와 같은 소수의 양면 초경량들을 고무시켰다.마우로는 전기 모터를 구동하는 태양 전지로 작동하는 버전을 만들기도 했다.마우로의 이지 라이저는 "Father Goos"인 Bill Lishman에 의해 사용되었다.^[45]

다른 양면 초경량으로는 벨기에에서 디자인한 아비아수드 미스트랄, 독일 FK12 혜성(1997–), 라이트 플라이어 양면,^[46][47] 셔우드 레인저, 머피 르네게이드 등이 있다.

조류 진화

깃털이 달린 공룡 미크로랩터 구이는 네 개의 날개로 미끄러지듯 날았고, 아마도 심지어 날기도 했는데, 그것은 엇갈린 세스키플레인 배열로 구성되었을 것이다.이것은 앞줄과 뒷줄에 모두 비행깃털이 있어서 가능했고, 앞줄의 깃털은 더 넓은 범위까지 열렸다.뒷다리가 옆으로 벌어졌을 리는 없지만, 비행 중이라면 팔다리 아래, 약간 뒤쪽에 걸렸을 것이라는 주장이 제기되었다.^[48]

참고 항목

• 항공의 역사
• 날개 구성
• 단면체
• 삼면
• 멀티플레인(방사)

참조

인용구

참고 문헌 목록

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 바이플레인과 관련된 미디어가 있다.

• 양면 사진의 역사적 수집
• Jacqui Hayes: 새의 날개는 양면 공룡으로부터 진화했다 2007-01-27, 코스모스 웨이백머신에 보관되었다
• Spicerweb.org, 옥타브 차누트 양면 행글라이더