- Sab, 15 Ene 2011 1:09
#1014014
Diseño de biplanos (por Chuck Cunningham)
A continuación os dejo la traducción y adaptación del artículo sobre diseño de biplanos publicado por Chuck Cunningham en la revista RCM de noviembre de 1989, el cual podeis encontrar en su versión original aqui:
http://www.rcmplans.com/issues/requeste ... 89-1-1.pdf
Un biplano no es muy diferente de un monoplano. Naturalmente la principal diferencia es que tiene un par de alas en lugar de una sola.
Por donde empezar cuando queremos diseñar un biplano? Empezaremos por un monoplano de tamaño equivalente y trabajaremos a partir de él. No vamos a añadir otra ala del mismo tamaño, si no que vamos a a considerar que un biplano tiene un area aproximadamente un 40% superior a la de un monoplano equivalente. No vamos a hacer un biplano cortando el ala del monoplano por la mitad, sería demasiado pequeño. La eficiencia de las alas de un biplano es de un 70% de la del monoplano, por lo que si cortásemos el ala por la mitad tendríamos un avión con un vuelo pésimo.
Si tomamos un ala de un monoplano con una superficie de 34dm2 y la aumentamos un 40% concluimos que necesitamos un par de alas que sumen una superficie de de 48dm2. Si hacemos que ambas alas sean iguales entonces cada una tendrá una superficie de 24dm2. Podemos hacer un ala mayor que la otra, siempre y cuando mantengamos las proporciones de manera que la suma de ambas sea de 24dm2. Un alargamiento de 6 es una buena opción. Ésto significa que la envergadura es 6 veces mayor que la cuerda. Haciendo cálculos obtenemos una envergadura de unos 120 cm y una cuerda de 20 cm.
Ya tenemos las alas, ahora necesitamos el fuselaje. Haciendo cuentas tenemos que la longitud del fuselaje es aproximadamente un 83% de la envergadura, considerando el monoplano equivalente que hemos tomado como base. Usualmente yo lo aproximo a un 80%. Si tomamos un 70% también funcionará, pero tendrá un aspecto algo desproporcionado.
Por lo tanto, a la hora de diseñar un biplano, en primer lugar se toma como base un monoplano y luego se modifica según las relaciones que hemos comentado.
Ahora consideremos el decalaje entre ambas alas. Podemos tener decalaje nulo, los bordes de ataque de ambas alas están alineados verticalmente, pero francamente esto no tiene muy buen aspecto. Lo mismo sucede si el decalaje es de aproximadamente el 50% de la cuerda del ala, es decir, el borde de ataque del ala inferior está retrasado respecto al superior una distancia equivalente a la mitad de la cuerda: Funcionará, pero no tiene buen aspecto. Tengo comprobado que una aproximación del 25% de la cuerda funciona bien, es estéticamente correcto y facilita la colocación del tren de aterrizaje.
Sobre la separación entre las alas, como norma general una separación equivalente a la cuerda alar funciona muy bien. Si usas un ala con intradós plano, se mide la distancia entre los intradoses de ambas alas. Si el perfil es simétrico, se mide entre las lineas de cuerda.Se pueden separar un poco, pero estéticamente queda mal, o se pueden aproximar, pero a medida que la distancia entre las alas disminuye, el aire entre ellas se comprime y suceden cosas raras estructural y aerodinámicamente. No sé las razones exactas, tal vez es función del tipo de perfil, el decalaje, la distancia entre las alas... pero está ahi y puede destruir tu avion. Utiliza una distancia equivalente a una cuerda y serás feliz.
El centro de gravedad se localiza en un biplano considerando ambas alas equivalen a una sola cuya cuerda es la distancia horizontal desde el borde de ataque del ala superior hasta el borde de salida del ala inferior. Es decir, un ala con una cuerda de 1,25 veces la cuerda de cada ala del biplano, considerando un decalaje del 25% de la cuerda. El centro de gravedad se localiza a un 25-30% de esta distancia, medida desde el ala superior.
La ubicación del ala respecto al fuselaje se establece dejando un 21% de la longitud total del fuselaje desde el borde de ataque del ala hasta el morro. A continuación, la cuerda alar, y el resto de la distancia, hasta la línea de la bisagra del elevador.
No te preocupes por un centímetro de más o de menos, no tiene mucha importancia.
El estabilizador horizontal es nuestro siguiente objetivo. Considerando teorías y proporciones, debe tener una superficie,incluyendo el mando de elevador, del 17-18% de la superficie alar total. La relación de aspecto debe ser 3:1 aproximadamente. Si quieres aumentar la estabilidad, puedes incrementar esta superficie hasta un 20%.
Para el estabilizador vertical, incluyendo el timón, se suele utilizar 1/3 de la superficie del horizontal, pero puedes incrementarlo hasta 1/2. Echando un vistazo al Ultimate a escala real se puede comprobar que los diseñadores de aviones reales están incrementando las superficies de cola respecto a las alas.
Nos quedan algunas cosas por considerar, como la anchura y altura del fuselaje. Esto lo decidiremos en base a criterios estéticos, ya que no ejerce mucha influencia en el vuelo del avión, pero sí en su aspecto.
En un biplano a mi me gusta utilizar incidencia hacia abajo y a la derecha para el motor: 3 grados hacia abajo, y 2 hacia la derecha. El ala superior produce una tendencia del avión a subir que puede ser contrarrestada con la incidencia del motor.
Esto es todo por hoy. Diseñar tu propio avión puede ser muy divertido y montarlo aún más. Si te decides por escalar algún desconocido biplano de la primera guerra mundial comprueba toda la información anterior. Si tienes que sacrificar el realismo para hacerlo más estable, hazlo, a menos que pretendas presentarlo a un concurso de maquetas. La mayoría de los aviones de la
primera guerra mundial tenían morros demasiado cortos y estabilizadores verticales demasiado pequeños, dando como resultado un avión con tendencia a capotar y precipitarse hacia el suelo.
Si estás buscando algo que tenga aspecto antiguo, pero que vuele con estabilidad, mezcla lo
antiguo y lo nuevo para obtener algo que te va a gustar y vas a disfrutar.
A continuación os dejo la traducción y adaptación del artículo sobre diseño de biplanos publicado por Chuck Cunningham en la revista RCM de noviembre de 1989, el cual podeis encontrar en su versión original aqui:
http://www.rcmplans.com/issues/requeste ... 89-1-1.pdf
Un biplano no es muy diferente de un monoplano. Naturalmente la principal diferencia es que tiene un par de alas en lugar de una sola.
Por donde empezar cuando queremos diseñar un biplano? Empezaremos por un monoplano de tamaño equivalente y trabajaremos a partir de él. No vamos a añadir otra ala del mismo tamaño, si no que vamos a a considerar que un biplano tiene un area aproximadamente un 40% superior a la de un monoplano equivalente. No vamos a hacer un biplano cortando el ala del monoplano por la mitad, sería demasiado pequeño. La eficiencia de las alas de un biplano es de un 70% de la del monoplano, por lo que si cortásemos el ala por la mitad tendríamos un avión con un vuelo pésimo.
Si tomamos un ala de un monoplano con una superficie de 34dm2 y la aumentamos un 40% concluimos que necesitamos un par de alas que sumen una superficie de de 48dm2. Si hacemos que ambas alas sean iguales entonces cada una tendrá una superficie de 24dm2. Podemos hacer un ala mayor que la otra, siempre y cuando mantengamos las proporciones de manera que la suma de ambas sea de 24dm2. Un alargamiento de 6 es una buena opción. Ésto significa que la envergadura es 6 veces mayor que la cuerda. Haciendo cálculos obtenemos una envergadura de unos 120 cm y una cuerda de 20 cm.
Ya tenemos las alas, ahora necesitamos el fuselaje. Haciendo cuentas tenemos que la longitud del fuselaje es aproximadamente un 83% de la envergadura, considerando el monoplano equivalente que hemos tomado como base. Usualmente yo lo aproximo a un 80%. Si tomamos un 70% también funcionará, pero tendrá un aspecto algo desproporcionado.
Por lo tanto, a la hora de diseñar un biplano, en primer lugar se toma como base un monoplano y luego se modifica según las relaciones que hemos comentado.
Ahora consideremos el decalaje entre ambas alas. Podemos tener decalaje nulo, los bordes de ataque de ambas alas están alineados verticalmente, pero francamente esto no tiene muy buen aspecto. Lo mismo sucede si el decalaje es de aproximadamente el 50% de la cuerda del ala, es decir, el borde de ataque del ala inferior está retrasado respecto al superior una distancia equivalente a la mitad de la cuerda: Funcionará, pero no tiene buen aspecto. Tengo comprobado que una aproximación del 25% de la cuerda funciona bien, es estéticamente correcto y facilita la colocación del tren de aterrizaje.
Sobre la separación entre las alas, como norma general una separación equivalente a la cuerda alar funciona muy bien. Si usas un ala con intradós plano, se mide la distancia entre los intradoses de ambas alas. Si el perfil es simétrico, se mide entre las lineas de cuerda.Se pueden separar un poco, pero estéticamente queda mal, o se pueden aproximar, pero a medida que la distancia entre las alas disminuye, el aire entre ellas se comprime y suceden cosas raras estructural y aerodinámicamente. No sé las razones exactas, tal vez es función del tipo de perfil, el decalaje, la distancia entre las alas... pero está ahi y puede destruir tu avion. Utiliza una distancia equivalente a una cuerda y serás feliz.
El centro de gravedad se localiza en un biplano considerando ambas alas equivalen a una sola cuya cuerda es la distancia horizontal desde el borde de ataque del ala superior hasta el borde de salida del ala inferior. Es decir, un ala con una cuerda de 1,25 veces la cuerda de cada ala del biplano, considerando un decalaje del 25% de la cuerda. El centro de gravedad se localiza a un 25-30% de esta distancia, medida desde el ala superior.
La ubicación del ala respecto al fuselaje se establece dejando un 21% de la longitud total del fuselaje desde el borde de ataque del ala hasta el morro. A continuación, la cuerda alar, y el resto de la distancia, hasta la línea de la bisagra del elevador.
No te preocupes por un centímetro de más o de menos, no tiene mucha importancia.
El estabilizador horizontal es nuestro siguiente objetivo. Considerando teorías y proporciones, debe tener una superficie,incluyendo el mando de elevador, del 17-18% de la superficie alar total. La relación de aspecto debe ser 3:1 aproximadamente. Si quieres aumentar la estabilidad, puedes incrementar esta superficie hasta un 20%.
Para el estabilizador vertical, incluyendo el timón, se suele utilizar 1/3 de la superficie del horizontal, pero puedes incrementarlo hasta 1/2. Echando un vistazo al Ultimate a escala real se puede comprobar que los diseñadores de aviones reales están incrementando las superficies de cola respecto a las alas.
Nos quedan algunas cosas por considerar, como la anchura y altura del fuselaje. Esto lo decidiremos en base a criterios estéticos, ya que no ejerce mucha influencia en el vuelo del avión, pero sí en su aspecto.
En un biplano a mi me gusta utilizar incidencia hacia abajo y a la derecha para el motor: 3 grados hacia abajo, y 2 hacia la derecha. El ala superior produce una tendencia del avión a subir que puede ser contrarrestada con la incidencia del motor.
Esto es todo por hoy. Diseñar tu propio avión puede ser muy divertido y montarlo aún más. Si te decides por escalar algún desconocido biplano de la primera guerra mundial comprueba toda la información anterior. Si tienes que sacrificar el realismo para hacerlo más estable, hazlo, a menos que pretendas presentarlo a un concurso de maquetas. La mayoría de los aviones de la
primera guerra mundial tenían morros demasiado cortos y estabilizadores verticales demasiado pequeños, dando como resultado un avión con tendencia a capotar y precipitarse hacia el suelo.
Si estás buscando algo que tenga aspecto antiguo, pero que vuele con estabilidad, mezcla lo
antiguo y lo nuevo para obtener algo que te va a gustar y vas a disfrutar.
Aeromodelista teórico
"Las cosas se hacen bien, o no se hacen"
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