Avión de doble brazo


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Fairchild C-119 Flying Boxcar , haciendo un lanzamiento en paracaídas desde la parte trasera
de Havilland Vampire T.11, cuyos brazos mantienen el fuselaje trasero libre de los gases de escape del jet
Caproni Ca.3 , cuyas plumas proporcionaban espacio para una hélice y una posición para que un artillero disparara hacia atrás.

Un avión de doble brazo se caracteriza por dos brazos longitudinales ( cuerpos en forma de góndola extendidos ). Los brazos pueden contener elementos auxiliares como tanques de combustible y / o proporcionar una estructura de soporte para otros elementos. Por lo general, los brazos de cola gemelos sostienen las superficies de la cola , aunque en algunos tipos, como el Rutan Modelo 72 Grizzly, los brazos corren hacia adelante del ala. La configuración de doble brazo es distinta de los diseños de doble fuselaje en que conserva un fuselaje central.

Diseño

La configuración de doble brazo se distingue del tipo de fuselaje doble en tener un fuselaje corto separado que alberga al piloto y la carga útil. Se ha adoptado para resolver varios problemas de diseño con el empenaje convencional para aeronaves en diferentes roles.

Montaje del motor

Para un solo motor con una hélice en la configuración de empujador o un motor a reacción , una cola convencional requiere que la hélice o el escape se muevan hacia atrás, lo que requiere un eje de transmisión muy largo o un tubo de chorro y, por lo tanto, reduce la eficiencia de propulsión. La configuración de doble brazo permite una instalación mucho más corta y eficiente. [1] El Saab 21 se construyó originalmente como un tipo de empujador y luego se adaptó a la potencia de los reactores como el 21R . [2]

En estos diseños, el plano de cola (estabilizador horizontal) generalmente está montado en alto sobre aletas traseras gemelas para mantenerlo alejado de la estela del motor. Los aviones espaciales suborbitales SpaceShipOne y SpaceShipTwo de Scaled Composites adoptaron plumas gemelas con colas externas o estabilizadores horizontales externos (OHS) para mantener la estructura del avión libre de los gases de escape del motor cohete que se esparcen más ampliamente.

También se han adoptado brazos gemelos para diseños de dos motores en los que el sistema de motor incluye elementos adicionales voluminosos, como turbocompresores e intercambiadores de calor, que ocupan un gran volumen de espacio. Los ejemplos incluyen el Lockheed P-38 Lightning .

Campo de visión

Para que una posición de observación o de artillería trasera tenga un campo de visión sin obstrucciones, colocarla en la parte trasera de una cola convencional la mueve tanto hacia atrás que surgen problemas con el centro de masa y el equilibrio de la aeronave. Deshacerse del empenaje convencional permite que la posición trasera se ubique más hacia adelante, resolviendo el problema de equilibrio. El Focke-Wulf Fw 189 proporciona un ejemplo .

Sin embargo, los brazos gemelos y el plano de cola de puente todavía obstruyen el campo de visión hasta cierto punto y los cañones en esta posición están especialmente restringidos para disparar hacia los lados.

Acceso al transporte

La carga y descarga de mercancías grandes o artículos de carga, como vehículos y contenedores, requiere puertas de acceso grandes. En los diseños convencionales, estas puertas deben ubicarse en la parte delantera o lateral del fuselaje, lo que requiere un refuerzo pesado de la estructura principal. Las puertas laterales limitan la longitud de un artículo al ancho de la puerta y el acceso también puede estar obstruido por motores o tren de aterrizaje. La configuración de doble brazo permite colocar una puerta grande en la parte trasera del fuselaje, libre de obstrucciones por el ensamblaje de la cola, como en el Armstrong Whitworth AW.660 Argosy .

Sin embargo, el acceso a la puerta trasera sigue siendo limitado, especialmente para los camiones que retroceden hasta ella, y a menudo se prefiere un fuselaje trasero convencional de montaje alto.

Eficiencia

Las plumas gemelas suelen ofrecer mayor resistencia que una disposición convencional. También suelen ser menos profundos que el fuselaje y, por lo tanto, inherentemente menos rígidos, lo que requiere un refuerzo adicional para mantener una posición de cola rígida en el cabeceo. Por otro lado, se evitan los efectos de la punta en el plano de la cola y se apoya en ambos extremos, lo que permite que se haga más pequeño y liviano. Además, la carga del tramo a lo largo del ala puede reducir las fuerzas estructurales entre los brazos y, por lo tanto, el peso total.

Algunos diseños modernos de alta eficiencia tienen brazos gemelos que distribuyen la carga a lo largo de la envergadura del ala y / o refuerzan la estructura general. Capaz de volar sin escalas alrededor del mundo, el Rutan Voyager tenía un diseño de canard con hélice de tractor, en el que los brazos gemelos se extendían hacia adelante para apuntalar el plano de proa y hacia atrás para sostener las aletas gemelas. El último Virgin Atlantic GlobalFlyer fue propulsado por un jet pero con un alcance similar, aún con grandes brazos gemelos para acomodar el combustible del avión en una estructura liviana con carga de luz, pero con una pequeña cola convencional en cada brazo.

Historia

Los diseños de plumas gemelas pueden rastrear su historia hasta las celosías de las plumas utilizadas en muchos de los primeros aviones boxkite. Con el reconocimiento de la tremenda resistencia que imponían, se desarrollaron estructuras más compactas cubiertas de tela durante la Primera Guerra Mundial . Los mejores ejemplos incluyen la serie Caproni de bombarderos trimotor .

Casi al mismo tiempo, aparecieron los primeros fuselajes monocasco de madera , y no pasó mucho tiempo antes de que se aplicara esta técnica para proporcionar brazos gemelos. Posiblemente el primero de ellos fue el empujador Nieuport de antes de la guerra , que usaba papel impregnado con baquelita, sin embargo, los más exitosos fueron los AGO CI y C.II, que usaban una cáscara de madera más convencional, construida a partir de tiras de madera pegadas sobre un encofrado. Con el desarrollo de monocascos de piel estresada con aluminio más tarde en la Primera Guerra Mundial, la misma técnica se extendió a los diseños de brazos gemelos, a partir de la década de 1920.

La mayoría de los primeros diseños usaban brazos gemelos para despejar una hélice montada en la parte trasera, sin embargo, incluso en la Primera Guerra Mundial, varios aviones más grandes los usaban para proporcionar al artillero la capacidad de cubrir la parte inferior de la cola sin tener que tener el peso en el extremo. extremo extremo de la aeronave donde planteaba problemas de equilibrio y control.

Solo en la Segunda Guerra Mundial, con la creciente prevalencia del transporte de artículos voluminosos y vehículos por aire, se logró la utilidad de una puerta trasera, en línea con la cabina para facilitar la carga, y con ello, la utilidad de mover la estructura del fuselaje trasero a la laterales para evitar una altura excesiva en el fuselaje trasero como en el planeador Gotha Go 242 .

Con el comienzo de la era de los reactores, la necesidad de espacio libre para la hélice fue reemplazada por la necesidad de proporcionar un camino despejado para los gases de escape calientes. La eficiencia del motor a reacción se vio obstaculizada por los largos troncos de admisión y escape, como se usaba en muchos diseños iniciales, y una solución era usar brazos gemelos para acortar el tubo de escape al mínimo, como el que De Havilland usó en sus exitosos aviones de combate Vampire y Venom. .

Un pequeño número de diseños usaban brazos gemelos por otras razones, siendo el más notable el Lockheed P-38 Lightning , cuyos brazos contenían los turbocompresores de motor demasiado largos, lo que habría hecho una góndola inusualmente larga. El uso final de un brazo gemelo que se desarrollará fue unir alas y canards de relación de aspecto muy alta como en el Rutan Voyager , para reducir la flexión y el peso necesario para restringirlo. Además, al tener la masa de la mayor parte del combustible en la mitad del tramo, reduce considerablemente las fuerzas en las alas, de la misma manera que lo hace el montaje de los motores en la mitad del tramo en la mayoría de los transportes a reacción.

A pesar de estos beneficios anticipados, los auges gemelos siguen siendo inusuales. En la mayoría de los casos, las plumas son menos eficientes estructuralmente para proporcionar rigidez de cabeceo y producen más resistencia. En el caso de los que utilizan botavaras gemelas para mejorar el campo de tiro hacia abajo, lo reduce drásticamente lateralmente y, a menudo, directamente a popa. Para los transportes, los brazos pueden facilitar el acceso al fuselaje, pero los camiones deben tener mucho cuidado de no golpear partes de la aeronave a las que se están acercando. Como resultado, el C-119 siguió siendo una anomalía, y los transportes de posguerra más exitosos, como el C-130 Hércules , volvieron a tener un solo fuselaje trasero.

Lista de aviones de doble brazo

Ver también

  • Doble cola

Referencias

Notas

  1. ^ a b c no voló

Citas

  1. ^ Martyn Chorlton y Tony Buttler; "Interceptor de primera generación de De Havilland", Vampire , Airplane Icons, 2014. Página 6.
  2. ^ Green y Swanborough (1994), págs. 512-3.
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Bibliografía

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