Dušan Slavětínský: O letadlech
O dvojplošnících
Zpět     Stavba letadel




Dvojplošníky (i víceplošníky) - letadla s více nosnými plochami umístěnými nad sebou - se zhusta objevovala již od samých počátků pokusů o ovládnutí vzdušného prostředí člověkem. Jako dvojplošníky byly konstruovány jak všechny pokusné kluzáky bří Wrightů (obr.1) tak i jejich pozdější Flyer (obr.2), od jehož prvního vzletu v prosinci 1903 se datuje umění člověka létat.



Křídla průkopníckých letounů měla tenké ptačí profily s velmi malou stavební výškou. Snaha postavit letoun s minimální hmotnosti vedla k použití materiálů, které, zvláště při tak malé tloušťce křídla, neumožnily postavit křídlo dostatečně pevné a tuhé. Řešením bylo použítí dvou rovinných křídel nad sebou propojených soustavou vzpěr a táhel tak, aby ze dvou netuhých rovinných konstrukcí vznikla příhradová relativně mnohem tužší struktura (obr. 3). (Málo tuhá konstrukce vlastních křídel byla často využívána tehdejšími konstruktéry - včetně bří Wrightů - k ovládání letounu namísto křidélek pružnou deformací konců křídel, tedy změnou zakřivení jejich profilu).




Konstrukční provedení příhradové struktury nosného systému dvojplošníku bývá nejčastěji blízkou alternativou schématu naznačeného na obr. 4.


Křídla bývají na trup zavěšena kloubově, každé dvěma čepy v jedné přímce. Rovněž N-vzpěry u konců křídel nejsou vetknuty tak pevně, aby s křídly tvořily tuhý rám, mohou se vůči křídlu naklánět. Tuhý systém se z této soustavy stane až zapojením nosných táhel ze spodní části trupu k hornímu křídlu a výztužných táhel z horní časti trupu k dolnímu křídlu. Nosná táhla umožňují celé soustavě přenášet vztlakovou sílu (let s kladnými násobky zatížení), výztužná táhla zachycují síly opačného smyslu (let se zápornými násobky a pozemní zatížení letounu). Nosná táhla bývají obvykle zatížena více než výztužná, povolené hodnoty kladných násobků bývají totiž vyšší než hodnoty násobků záporných. Skutečné provedení výztužného systému je zřejmé z obr. 5 (Boeing PT-17 Stearman). Jako táhla bývají použity nejčastěji profilové ocelové dráty.  U letounu na obr. 5 jsou nosná táhla zdvojena. Oproti použití jediného silnějšího táhla zvyšuje toto zdvojení bezpečnost soustavy při případné poruše.




Aerodynamické zvláštnosti dvojplošníků.



Při obtékání nosné plochy se vytváří nad křídlem tlakové pole o nižším statickém tlaku a pod křídlem pole o tlaku vyšším. Rozdíl obou tlaků je zdrojem vztlaku, síly vznikající na křídle, která umožňuje let. Avšak jsou-li dvě křídla umístěna v malé vzdálenosti přímo nad sebou pak se vzájemně ovlivňují. Zjednodušené vysvětlení této jejich interakce spočívá v tom, že prostor podtlaku nad dolním křídlem zasahuje do prostoru vyššího tlaku pod dolním křídlem a tyto rozdílné tlaky vzniklé obtékáním obou křídel se bez úžitku vyrovnávají (obr. 6). Přesné vysvětlení těchto jevů i s podklady pro aerodynamický výpočet podává
NACA Report No. 151 (General Biplane Theory, M. M. Munk).

Aerodynamický dopad této interakce spočívá v tom, že nosná soustava dvojplošníku dosahuje ve srovnání se jednoplošníkem se stejnou profiláží, o stejné štíhlosti a stejné nosné ploše menšího maximalního součinitele vztlaku CLmax, a jeho polára pro dané součinitele CL vykazuje značně vyšší součinitele odporu CD. Dvojplošná soustava má oproti jednoplošníku menší sklon vztlakové čáry, chová se tedy jako křídlo o menší štíhlosti. Z menšího sklonu vztlakové čáry vyplývá i to, že maximálního součinitele CLmax dosahuje dvojplošník při vyšších úhlech náběhu než jednoplošník. Z toho dále plyne to, že pro dosažení minimální přistávací rychlosti (tedy rychlosti odpovídající součiniteli vztlaku ne menšímu než 0.9 CLmax) potřebujeme oproti srovnatelnému jednoplošníku vyšší podvozek, dovolující ve fázi přistání přetažení na potřebný větší úhel náběhu.



Míra ztrát závisí na vzájemné poloze obou křídel. Snižuje se s rostoucí vertikální vzdáleností obou ploch - se světlostí soustavy křídel (obr. 7). Do výpočtu aerodynamických součinitelů dvojplošné soustavy vstupuje jednak relativní světlost, kde je vzdálenost obou ploch vztažena k rozpětí horního křídla, jednak rel. světlost vztažená k délce tětivy horního křídla. Nepříliš vhodná je malá světlost, menší než jednonásobek této tětivy. Světlost větší než dvojnásobek tětivy je z hlediska účinnosti sice vhodná, ale je již obtížně  realizovatelná a konstrukčně nepraktická. Rozumný kompromis se pohybuje v rozmezí 1 ÷ 1.5 násobku délky tětivy.



Negativní vliv interakce křídel dvouplošníku lze významně zmírnit stupněním křídel (obr. 7), což je posunutí dolního křídla vůči hornímu ve směru podélné osy letounu. Nejčastěji je použito kladné stupnění, t.j. posunutí dolního křídla dozadu, ale u některých letadel jsou i záporně stupněná křídla, dolní křídlo je vůči hornímu předsunuto. Ukázka záporně stupněného dvojplošníku je Beechcraft Model 17 Staggerwing (obr. 8). Velikost jeho stupnění je -50% a umožnilo pohodlnější zástavbu zasouvacího podvozku, při čemž horní křídlo neomezuje výhled před a nad letoun.

Také relativně vyjádřená míra stupnění je vztažena k délce tětivy horního křídla. Pohybuje se obvykle v mezích 0 ÷ 50% této tětivy.to tětivy.

Pozitivní křížení křídel (nezaměnit s pojmem křížení ve smyslu kroucení křídla) je nastavení horního křídla na úhel nastavení větší, než je úhel nastavení dolního křídla.

Zpět     Stavba letadel
Stránka není dosud dokončena, je ve vývoji. Poslední aktualizace 25.4.2010 23:30:25