Triplane - Triplane

Ett triplane är ett fastvingat flygplan utrustat med tre vertikalt staplade vingplan. Svansplan och canard -förplan ingår normalt inte i denna räkning, även om de ibland är det.

Designprinciper

Triplanarrangemanget kan jämföras med tvåplanet på ett antal sätt.

Ett triplanarrangemang har ett smalare vingkord än ett biplan med liknande span och område. Detta ger varje vingplan ett smalare utseende med högre bildförhållande , vilket gör det mer effektivt och ger ökat lyft. Detta erbjuder potentiellt en snabbare stigning och en snävare svängradie, som båda är viktiga för en fighter. Den Sopwith Triplane var ett lyckat exempel, som har samma vingspannet som motsvarigheten biplan, den Sopwith Pup .

Alternativt har ett triplane reducerat spännvidd jämfört med ett biplan med givet vingarea och bildförhållande, vilket leder till en mer kompakt och lätt konstruktion. Detta erbjuder potentiellt bättre manövrerbarhet för en kämpe och högre lastkapacitet med mer praktisk markhantering för en stor flygplanstyp.

Den berömda Fokker Dr.I triplane erbjuds en balans mellan de två tillvägagångssätten, som har måttligt kortare spännvidd och måttligt högre aspektförhållande än motsvarande biplan, den Fokker D.VI .

Ändå kan en tredje jämförelse göras mellan en tvåplan och treplan med samma vingplan: treplanets tredje vinge ger ökat vingeområde, vilket ger mycket ökat lyft. Extravikten kompenseras delvis av det ökade djupet i den övergripande strukturen, vilket möjliggör en effektivare konstruktion. De Caproni Ca.4 och Levy-Besson familjer stora flermotoriga triplanes både haft viss framgång med detta tillvägagångssätt.

Dessa fördelar kompenseras i större eller mindre utsträckning i en given konstruktion av den extra vikten och dragkraften hos den strukturella stödet och av förlusten av lyft till följd av aerodynamisk interferens mellan vingarna i alla staplade konfigurationer. Multiplanidén togs ett steg längre av fyrdubblan . Inga exempel lyckades, och när biplandesignen avancerade blev det klart att nackdelarna med triplane och quadruplane uppvägde deras fördelar.

I en praktisk flygplanskonstruktion är den nedre uppsättningen av vingar vanligtvis inställda ungefär i nivå med flygplanets flygkropps undersida , den mellersta inställda nivån med flygkroppens överdel och den övre uppsättningen som stöds ovanför flygplanskroppen på hyttstagen . I en praktisk flygbåt måste även den lägsta vingen placeras långt ovanför skrovets vattenlinje, vilket skapar en hög struktur överlag.

Historia

Det första tyngre än luftfartyget som transporterade en person i fri flygning var ett triplane, så långt tillbaka som 1848 och långt före tillkomsten av motorflyg. En av få danska konstruktioner att flyga, 1907, och den första drivna typen att flyga i Tyskland, var också ett triplane. Treflygplanet har dock sällan visat sig vara en praktisk lösning och få typer har någonsin kommit i produktion. Majoriteten av treplanskonstruktioner uppstod under en smal period från 1908 till 1923. Förutom de berömda stridsflygplanen från första världskriget blev flera större typer framgångsrika bombplan, flygplan och sjöfartsflygplan, ibland som olika varianter av samma grunddesign, båda under och omedelbart efter kriget. Den sista triplandesignen, en privat hembyggnad, introducerades strax före andra världskrigets utbrott .

Pionjärår

Den första tyngre än luftmaskinen för att bära en människa på en fri, obunden flygning var ett triplane-segelflygplan som konstruerades av George Cayley och flög 1848. Det var modernt i form, med tre staplade vingar ovanför flygkroppen och en separat stabiliserande svans med både fen och svansplan. Vingarna var av typisk Cayley-kite-liknande planform med ett lågt bildförhållande. Hantverket var inte tillräckligt stort för att bära en vuxen så en lokal pojke valdes som passagerare, men hans namn är inte känt.

Mellan 1907 och 1911 experimenterade ett antal pionjärer med triplaner, vissa kunde flyga och andra inte. Ingen visade sig vara enastående, även om serien som producerades av AV Roe hade viss framgång och såldes i små mängder.

1907 flög den danska pionjären Jacob Ellehammer ett motoriserat triplan och skulle senare få ett pris för att ha flugit det i Tyskland.

Det franska Bousson-Borgnis canard- triplanet 1908 var ett misslyckande. Den Goupy No.1 , designad 1908 av Ambroise Goupy och byggd av Voisin , var mer framgångsrika. Några veckor efter att Goupy nr 1 flög blev Hans Grades triplane det första tyskbyggda flygplanet att flyga. Samma år modifierade Farman sin ursprungliga Voisin -maskin till triplankonfiguration, och Dorand konstruerade ett militärt triplan.

År 1909 konstruerade amerikanen Morris Bokor sitt eget canard -triplan och fransmannen Alfred Groos konstruerade ett triplane som inte lyckades flyga. Under 1909 och 1910 byggde den brittiska flygpionjären AV Roe en serie med fyra experimentella triplan - typ I , II , III och IV - och sålde ett litet antal av hans typ II och III -konstruktioner innan han övergav triplanet.

Alexander Graham Bell experimenterade med en "oktaedrisk" vingdesign och byggde 1910 ett triplanexempel, Oionus I , som inte lyckades flyga.

År 1911 konstruerade belgiska César Battaille ett triplane som kunde korta flygningar eller hoppa, och ryska Rodjestveisky konstruerade också ett triplane.

De kämpande triplanen

Under första världskriget vände sig några flygplanstillverkare till triplankonfigurationen för stridsflygplan . I praktiken erbjöd dessa treplan i allmänhet sämre prestanda än motsvarande biplan och trots en kort mode runt 1917 såg endast fyra typer begränsad produktion.

Nieuport byggde en serie av treplaniga prototyper mellan 1915 och 1917, med en övre vinge kraftigt förskjuten bakåt för att förbättra pilotsyn och ett karakteristiskt triangulärt stagarrangemang som spänner de tre vingarna. Designen resulterade i dålig hantering och tappades så småningom.

Sopwith utvecklade tre olika triplandesigner 1916. En, helt enkelt känd som Sopwith Triplane , togs i produktion och blev det första militära triplane som fick se operativa tjänster. Den hade lika stora vingar med hög bildförhållande, monterad på en flygkropp som liknade den i föregående Pup-biplan, och stärktes av en robust fjäderben på varje sida med minimal trådstöd. Typen beställdes av både RFC och RNAS , men RFC bytte sin för en annan typ och Sopwith såg service endast med RNAS, där den fungerade med framgång.

Sopwith-typens prestationsfördel och tidiga framgångar gentemot Albatros D.III väckte militärt intresse för designen, särskilt i Tyskland och Österrike-Ungern. Ett flod av fighterprototyper producerades genom 1917 och 1918, ibland motvilligt under tryck från militären. Exempel producerades av Albatros, Aviatik , Brandenburg, DFW, Euler, Fokker, Friedrichshafen, LFG Roland , Lloyd, Lohner, Oeffag, Pfalz, Sablating, Schütte-Lanz, Siemens-Schuckert, WKF, i Storbritannien av Austin och i USA av Curtiss. Endast två företag, Fokker och Curtiss, skulle få någon av deras design i produktion.

Fokkers V.4 -prototyp från 1917 (identifierad av vissa som V.3) hade ovanliga fribärande vingar utan stag, den översta vingen fästes endast med cabane -stag till flygkroppen. Vingarna vibrerade överdrivet under flygning och nästa prototyp, V.5, innehöll ett enda mellanplan på varje sida, liknande Sopwith men utan trådar som kallas höljen . Detta blev prototypen för det berömda Fokker Dr.I -flygplanet 1917, som skulle bli förevigat som det flygplan som närmast identifierades i populärkulturen med Manfred von Richthofen , "Röda baronen". Även om den hade en bra stigning och var mycket manövrerbar var den inte särskilt snabb. Efter uppdelningen av två exempel i luften drogs typen ur drift för förstärkning, och när den återinfördes var den inte längre i framkant i prestandan.

Under tiden producerade Curtiss -företaget i USA många triplandesigner mellan 1916 och 1918. Av dessa kom flera jägare och relaterade typer i produktion, särskilt Model L -tränaren (varav tre exempel konstruerades som flottör) och Model S och Model 18 -T -fighters. Den Curtiss GS-1 prototyp av 1918 var ovanligt i att vara ett sjöflygplan spana från början.

Prestationen av de kämpande triplanen blev snart omkörd av förbättrade tvåplanskämpar . Men så sent som 1919 flög tre prototyper Sopwith Snarks , och 1920 och 1921 visade sig de tungt pansrade Boeing GA-1 och GA-2 terrängflygplanen för tunga för att vara användbara.

Zeppelin -mördare

Några få brittiska designers följde triplankonfigurationen i rollen mot Zeppelin . Från 1915, Armstrong Whitworth utvecklat FK5 och FK6 prototyper. Dessa var stora tresitsiga typer med tvillingmotorer och mittvingen med märkbart längre span än de andra. År 1917 producerade Blackburn sitt enkelsitsiga triplan . Det var något av en throwback, med en skjutpropeller och bom-monterad empennage på samma sätt som en tidigare era. Arrangemanget var avsett att möjliggöra montering av en uppåtskjutande 2-punders rekylfri pistol i den främre flygkroppen. Ingen av de två typerna gick längre än prototypstadiet.

Bombplan, transporter och patrullering

Fransmännen började experimentera med bombplan design 1915. Morane-Saulnier TRK- och Voisin Triplane- prototyperna 1915 och 1916 lyckades inte. Voisin -designen var ovanlig i att ha en dotterbolags svansbom ovanför flygkroppen, vilket hjälpte till att stödja empennage . Franska triplaner hade mer framgång i den långsiktiga sjöfartsrollen. Labourdette-Halbronn producerade en dubbelskrovad torpedbombplansprototyp, HT1, 1918 och två prototyper av en modifierad HT2-version 1919. Besson konstruerade flera flygbåtar med tre plan mellan ca. 1917 och 1919, ursprungligen i samarbete med Levy. Den Levy-Besson Alerte av 1917 innehöll en central flygel större spännvidd än de övriga och många exempel användes för ASW och patrulltullar. Deras sista sådan design, 1919 Levy-Besson High Seas, hade den övre vingen förlängd till samma spann som den centrala vingen och beställdes också i produktion, även om körningen avbröts efter att relativt få hade levererats. Besson delade sig från Levy och skapade sin egen Besson LB sjöfartsflygbåt samma år, och även Besson Hydravion école som han ställde ut på Paris 1919 Air Show. Han utvecklade senare ett antal mindre mönster för andra roller, inklusive Besson H-6 postplan som flög 1921.

Italienska Caproni Ca.4 från 1917 var en annan framgångsrik design och gick i tjänst med det italienska flygvapnet som en tung bombplan 1918. Många ytterligare varianter producerades, både under och efter kriget. Caproni omnumrerade senare många av dessa varianter som nya typer, inklusive flygplanet Ca.48 . I Italiens första kommersiella flygkatastrof och en av de tidigaste - och, vid den tidigaste, dödligaste - trafikolyckorna, kraschade en Ca.48 under flygning över Verona , Italien , den 2 augusti 1919 och dödade alla ombord (mellan 14 och 17 människor). Den misslyckade Caproni Ca.60 -prototypen transatlantiska sjöflygplan hade tre uppsättningar triplanvingar tagna från Ca.4, vilket gör totalt nio vingar och klassificeras i allmänhet som ett flervärdet .

Bland de många stora sjöflygplan som Curtiss producerade i USA mellan 1916 och 1918 var flera triplan, men ingen kom i produktion, inklusive Wanamaker Triplane -prototypen.

Även Storbritannien fick sitt första treplaniga bombplan 1917 med enmotoriga Sopwith Rhino . Det var ingen framgång och Sopwith Cobham , den enda tvillingmotoriga typen som Sopwith någonsin producerat, klarade sig lite bättre två år senare. Från 1918 utvecklade det brittiska företaget Bristol en serie tunga triplan som, liksom Caproni -designen, dök upp i olika varianter som syftade till olika roller. Den första var Bristol Braemar- bombplanen, som flyger 1918 med Mk II-versionen 1919. Bristol Pullman 14-sitsig transportvariant flög 1920. Detta följdes av två exempel på en ny, större design för ett militärt fraktfartyg som kallas Bristol Tramp . Den Tarrant Tabor , en annan och mycket större brittiska bombplan, byggdes med tre vingar att bära sex motorer som krävs-fyra mer kraftfulla motorer blir indisponibla. Kraftobalansen på grund av den höga monteringen gjorde att Tabor kraschade på sin jungfrutur 1919. Dess designer Walter Barling fortsatte med att designa det amerikanska Witteman-Lewis XNBL-1- triplan av samma storlek , känd som "Barling Bomber", som flög första gången 1923. I mindre skala var flygplanet Avro 547 en modifierad Avro 504 med en extra vinge. Två byggdes, varav den första flög 1920. Den såldes till Queensland och Northern Territory Aerial Services men visade sig vara olämplig för de tuffa förhållandena i Australian Outback. Storbritanniens enda triplane-bidrag till den marina arenan var Felixstowe Fury- prototypen 1918, även känd som Porte Super-Baby.

Nästan så sent som Barling Bomber, 1922 flög japanerna Mitsubishi 1MT torpedbombplan. Den kom i produktion som Navy Type 10.

Racing triplanen

Efter första världskriget användes flera exempel på Curtiss 18-T för racing. En 18T-2 vann nästan Curtiss Marine Trophy Race 1922 (begränsat till US Navy piloter), men piloten Sandy Sanderson tog slut på bränsle strax före mållinjen.

År 1921 skapades "Cactus Kitten" racing triplane genom att modifiera "Texas Wildcat 2" biplan (som i sin tur var en modifiering av monoplan "Texas Wildcat" monoplan), och blev därmed den enda designen i historien som har gått från monoplan till biplan till triplane konfiguration. Kallas även Curtiss-Cox-racern, designad och sponsrad av Cox från Texas och drivs av en 435 hk Curtiss C-12-motor, Cactus Kitten hade ett vingspann på 20 fot. I Pulitzer-loppet 1922 kom den 2: a bakom en Curtiss biplan. I sin triplan -konfiguration överträffade den monoplan och biplan -antecedenter i hantering och hastighet, och under en kort period 1922 märktes triplan återigen med kattungen som utsågs till världens snabbaste plan och kunde överstiga 200 miles i timmen . Samma år donerades den till marinen och användes som tränare för Pulitzer -loppet 1922, berömmelse har visat sig vara mycket flyktig.

År 1927 modifierades en Catron & Fisk CF-10 tvåmotorig 22-sitsig flygplan med ytterligare bränsletankar och uppdaterade motorer och fick namnet Pride of Los Angeles . Avsikten var att delta i Dole Air-loppet , men en incident under flygningen fick flygplanet att krascha innan loppet startade.

Privatflyg

Vissa triplaner har utvecklats för privat bruk. Den kanske ovanligaste var Curtiss Autoplane 1917 , en flygplan med tre plan. Samma år såldes den mer konventionella Curtiss-Judson Triplane, en engångs- och något förstorad triplanvariant av Curtiss Model F , för privat bruk.

Efter kriget flög Besson H-3 privata tourer i Frankrike 1921. Och 1923 flög den tyska hanggliderentusiasten Hans Richter en triplanvariant.

Efter vurm för den hembyggda tandem-vingen Mignet Pou du Ciel (Flying Flea) producerades en triplanvariant, American Flea , i Amerika omkring 1939. I denna variant fixerades de övre vingarna och den nedre vingen fungerade som allflygande ailerons.

Tandem triplan

En tandemtriplane har två uppsättningar triplanvingar, fram och bak. Få har gjorts.

Den Dufaux triplane 1908 var Schweiz första inhemska flygplan design, konfigurerad som en tandemtriplane med en mindre biplan horisontell stabilisator.

1909 Roe I Triplane har också beskrivits som ett tandem triplane på grund av dess relativt stora triplane akterplan.

Den Fokker V.8 av 1917 var en annan tandemutförande även om inte en sann tandemtriplane, som har en triplane främre vinge, biplan bakre vinge och monoplane svans stabilisator.

År 1921 parade italienaren Gianni Caproni tre staplar triplanvingar från sin Ca.4 -serie till ett enda flygplan i ett tandem trippel triplanarrangemang för att skapa Caproni Ca.60 Noviplano prototyp transatlantiskt flygplan. Det visade sig vara instabilt och kraschade på sin andra flygning.

Ytterligare ett exempel var under konstruktion i Kansas City, USA så sent som 1922.

Nyligen har termen "tandemtriplan" använts för några nya monoplanstyper som har aktiva " canard " -planplanytor utöver konventionella vingar och horisontellt bakplan. En konfiguration som har tre jämförbara lyftytor i tandem kallas mer typiskt ett treytiga flygplan , eller ibland en tandemtrippel eller tandemtriplett , och är inte ett triplan som sådant. Dessa moderna typer kan också jämföras med pionjärerna Voisin-Farman I och Curtiss nr 1 som också hade en stor huvudvinge med mindre plan fram och bak; de mindre planen betraktades inte som en del av huvudflygeln, och de beskrivs inte som tandemtyper.

Se även

• Lista över triplan
• Multiplan (luftfart)
• John Stringfellow
• Frederick Marriott

Referenser

Anteckningar

Bibliografi