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Un monoplano es una configuración de aeronave de ala fija con una sola ala principal, a diferencia de un biplano u otros tipos de multiplanos , que tienen múltiples alas.
Un monoplano posee intrínsecamente la mayor eficiencia y la menor resistencia aerodinámica de cualquier configuración de ala , además de ser el más sencillo de construir. Sin embargo, durante los primeros años de la aviación, estas ventajas se vieron contrarrestadas por su mayor peso y menor maniobrabilidad, lo que lo convirtió en un modelo relativamente poco común hasta la década de 1930. Desde entonces, el monoplano ha sido la forma más habitual de aeronave de ala fija.
Características
Soporte y peso
La eficiencia inherente del monoplano se logra mejor con el ala en voladizo , que soporta todas las fuerzas estructurales internamente. Sin embargo, para volar a velocidades prácticas, el ala debe ser delgada, lo que requiere una estructura pesada para que sea lo suficientemente resistente y rígida.
El arriostramiento externo puede utilizarse para mejorar la eficiencia estructural, reduciendo el peso y el coste. Para un ala de un tamaño determinado, la reducción de peso permite volar más despacio y con un motor menos potente y más económico. Por este motivo, todas las alas de los monoplanos de la época pionera estaban arriostradas, y la mayoría lo estuvieron hasta principios de la década de 1930. Sin embargo, los puntales o cables expuestos generan resistencia adicional, lo que disminuye la eficiencia aerodinámica y reduce la velocidad máxima. [ 1 ]
Los diseños de alta velocidad y largo alcance suelen ser voladizos puros, mientras que los de baja velocidad y corto alcance a menudo incorporan refuerzos.
Posición del ala
Además de las variaciones generales en la configuración de las alas, como la posición de la cola y el uso de refuerzos, la principal distinción entre los tipos de monoplanos radica en dónde se monta el ala verticalmente en el fuselaje .
Bajo
Un ala baja es aquella que se encuentra en la parte inferior del fuselaje o cerca de ella.
Colocar el ala en una posición baja permite una buena visibilidad hacia arriba y libera el fuselaje central de la necesidad de que el larguero del ala lo atraviese. Al reducir la estabilidad pendular, hace que la aeronave sea más maniobrable, como en el Spitfire ; pero las aeronaves que priorizan la estabilidad sobre la maniobrabilidad pueden necesitar cierto diedro .
Una característica de la posición de ala baja es su significativo efecto suelo , que hace que el avión tienda a planear más antes de aterrizar. [ 2 ] [ 3 ] Por el contrario, este efecto suelo permite despegues más cortos.
Medio
El ala central se monta a media altura del fuselaje. La estructura del larguero transversal puede reducir el volumen útil del fuselaje cerca de su centro de gravedad, donde el espacio suele ser más necesario.
La configuración de ala media es la más común para aviones grandes , y prácticamente la única que se utiliza para aviones grandes de pasajeros.
Hombro
Un ala de hombro (una categoría entre ala alta y ala media) es una configuración en la que el ala se monta cerca de la parte superior del fuselaje, pero no en la parte superior misma. Las alas de hombro y las alas altas comparten algunas características, a saber: soportan un fuselaje pendular que no requiere diedro del ala para la estabilidad; y, en comparación con un ala baja, el efecto suelo limitado de un ala de hombro reduce la flotación en el aterrizaje. En comparación con un ala baja, las configuraciones de ala de hombro y ala alta proporcionan mayor espacio libre para la hélice en aeronaves multimotor. [ 4 ] En una aeronave grande, hay poca diferencia práctica entre un ala de hombro y un ala alta; pero en una aeronave ligera, la configuración es significativa porque ofrece una visibilidad superior al piloto. En aeronaves ligeras, las alas de hombro tienden a montarse más hacia atrás que un ala alta, por lo que puede ser necesario inclinarlas hacia adelante para mantener el centro de gravedad correcto . [ 5 ] Algunos ejemplos de aeronaves ligeras con alas en los hombros son el ARV Super2 , el Bölkow Junior , el Saab Safari y el Barber Snark .
Alto
Un ala alta tiene su superficie superior sobre o encima de la parte superior del fuselaje. Comparte muchas ventajas y desventajas con el ala de hombro, pero en una aeronave ligera, el ala alta tiene una visibilidad hacia arriba más reducida. En aeronaves ligeras como el Cessna 152 , el ala suele estar ubicada sobre la cabina, de modo que el larguero del ala pasa por encima de las cabezas de los ocupantes, dejando el ala en la posición ideal longitudinal. [ 6 ] Una ventaja de la configuración de ala alta es que el fuselaje está más cerca del suelo, lo que facilita la carga, especialmente para aeronaves con una puerta de carga en la parte trasera del fuselaje. Las aeronaves de carga militares son predominantemente diseños de ala alta con una puerta de carga trasera. [ 4 ]
Sombrilla
Un ala de parasol no está fijada directamente al fuselaje, sino que se mantiene por encima de él, sostenida por puntales de cabina o un pilón. [ 7 ] Se puede proporcionar refuerzo adicional mediante puntales o cables que se extienden desde los lados del fuselaje.
Los primeros monoplanos de ala parasol fueron adaptaciones de monoplanos de ala alta, ya que elevar un ala montada sobre el fuselaje mejoraba enormemente la visibilidad hacia abajo, lo cual era útil para misiones de reconocimiento, como en el caso del ampliamente utilizado Morane-Saulnier L. [ 8 ] El ala parasol permite un diseño eficiente con buena visibilidad para el piloto y fue adoptada para algunos cazas como el Fokker D.VIII y el Morane-Saulnier AI en la última parte de la Primera Guerra Mundial. [ 9 ]
Un ala tipo parasol también proporciona un punto de montaje elevado para los motores y, durante el período de entreguerras, fue popular en los hidroaviones, que necesitan mantener las hélices alejadas de las salpicaduras. Algunos ejemplos son el Martin M-130 , el Dornier Do 18 y el Consolidated PBY Catalina .
En comparación con un biplano , un ala parasol tiene menos refuerzos y menor resistencia aerodinámica. Sigue siendo una configuración popular para aeronaves anfibias , pequeñas aeronaves de construcción casera y ultraligeras .
Historia
Aunque los primeros aviones exitosos fueron biplanos, los primeros intentos de máquinas voladoras más pesadas que el aire fueron monoplanos, y muchos pioneros continuaron desarrollando diseños de monoplanos. Por ejemplo, el primer avión que se puso en producción fue el Santos-Dumont Demoiselle de 1907 , mientras que el Blériot XI voló a través del Canal de la Mancha en 1909. [ 10 ] A lo largo de 1909-1910, Hubert Latham estableció múltiples récords de altitud en su monoplano Antoinette IV , llegando finalmente a alcanzar los 1384 m (4541 pies) . [ 11 ]
The equivalent German language term is Eindecker, as in the mid-wing Fokker Eindecker fighter of 1915 which for a time dominated the skies in what became known as the "Fokker scourge". The German military Idflieg aircraft designation system prior to 1918 prefixed monoplane type designations with an E, until the approval of the Fokker D.VIII fighter from its former "E.V" designation. However, the success of the Fokker was short-lived, and World War I was dominated by biplanes. Towards the end of the war, the parasol monoplane became popular and successful designs were produced into the 1920s.[12]
Nonetheless, relatively few monoplane types were built between 1914 and the late 1920s, compared with the number of biplanes. The reasons for this were primarily practical. With the low engine powers and airspeeds available, the wings of a monoplane needed to be large in order to create enough lift while a biplane could have two smaller wings and so be made smaller and lighter.
Towards the end of the First World War, the inherent high drag of the biplane was beginning to restrict performance. Engines were not yet powerful enough to make the heavy cantilever-wing monoplane viable, and the braced parasol wing became popular on fighter aircraft, although few arrived in time to see combat. It remained popular throughout the 1920s.
On flying boats with a shallow hull, a parasol wing allows the engines to be mounted above the spray from the water when taking off and landing. This arrangement was popular on flying boats during the 1930s; a late example being the Consolidated PBY Catalina. It died out when taller hulls became the norm during World War II, allowing a high wing to be attached directly to the hull.
As ever-increasing engine powers made the weight of all-metal construction and the cantilever wing more practical—first pioneered together by the revolutionary GermanJunkers J 1factory demonstrator in 1915–16—they became common during the post–World War I period, the day of the braced wing passed, and by the 1930s, the cantilever monoplane was fast becoming the standard configuration for a fixed-wing aircraft. Advanced monoplane fighter-aircraft designs were mass-produced for military services around the world in both the Soviet Union and the United States in the early–mid 1930s, with the Polikarpov I-16 and the Boeing P-26 Peashooter respectively.
Most military aircraft of WWII were monoplanes, as have been virtually all aircraft since, except for a few specialist types.
Los motores a reacción y los motores de cohete tienen aún más potencia, y todos los aviones modernos de alta velocidad, especialmente los supersónicos, han sido monoplanos.
Véase también
Referencias
Citas
- ^ Loftin, Lawrence K. (enero de 1985). "cap 4-3" . nasa.gov . Consultado el 16 de enero de 2016 .
- ↑ "Efecto suelo en aeronaves" . Aviation-history.com. 30 de noviembre de 2009. Consultado el 19 de julio de 2012 .
- ↑ "Efecto suelo" . Avweb.com. 22 de octubre de 2003. Consultado el 19 de julio de 2012 .
- 1 2 Ajoy Kumar Kundu (12 de abril de 2010). Diseño de aeronaves . Cambridge University Press. pág . 78. ISBN 978-1-139-48745-0.
- ↑ Revista Pilot , febrero de 1986, página 32
- ↑ Trevor Thom – El avión (técnico) – 1997 página 65
- ↑ Crane, Dale: Diccionario de términos aeronáuticos, tercera edición , página 379. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2
- ^ Davilla, 1997, págs.60 y 315
- ↑ Angelucci y Matricardi, págs. 151, 290-1.
- ↑ Wragg, David; Diccionario histórico de aviación , History Press, 2008, pp.214-5.
- ↑ King, Windkiller , pág. 227.
- ↑ Angelucci y Matricardi, págs. 109-129.
Bibliografía
- Angelucci, A.; y Matricardi, P.; Aviones del mundo: Orígenes – Primera Guerra Mundial , Sampson Low, 1977.
- Davilla, James J.; Soltan, Arthur (1997). Aviones franceses de la Primera Guerra Mundial . Mountain View, CA: Flying Machines Press. pág. 315. ISBN 978-1891268090.
- "Ala alta, ala baja", Flight, 20 de marzo de 1975, páginas 453 ( archivo ) – 454 ( archivo )
- Monoplanos
- Configuraciones de alas