Двухбалочный самолет имеет две продольные вспомогательные балки. Они могут содержать вспомогательные элементы, такие как топливные баки и/или обеспечивать опорную конструкцию для других элементов. Обычно двойные хвостовые балки поддерживают хвостовые поверхности , хотя на некоторых типах, таких как Rutan Model 72 Grizzly, балки проходят впереди крыла. Двухбалочная конфигурация отличается от двухфюзеляжных конструкций тем, что она сохраняет центральный фюзеляж.
Конфигурация с двумя балками отличается от конфигурации с двумя фюзеляжами тем, что имеет отдельный короткий фюзеляж, в котором размещаются пилот и полезная нагрузка. Она была принята для решения различных проблем с конструкцией обычного хвостового оперения для самолетов в различных ролях.
Для одного двигателя с пропеллером в толкающей конфигурации или реактивного двигателя обычный хвост требует, чтобы пропеллер или выхлоп были перемещены далеко назад, требуя либо очень длинный приводной вал , либо реактивную трубу и, таким образом, снижая эффективность тяги. Конфигурация с двумя балками позволяет гораздо более короткую и эффективную установку. [1] Saab 21 изначально был построен как толкающий тип и позже был адаптирован для реактивной мощности как 21R . [2]
В этих конструкциях хвостовое оперение (горизонтальный стабилизатор) обычно устанавливается высоко на сдвоенных хвостовых плавниках, чтобы держать его подальше от следа двигателя. Суборбитальные космические самолеты Scaled Composites SpaceShipOne и SpaceShipTwo использовали сдвоенные балки с внешними хвостами или внешними горизонтальными стабилизаторами (OHS), чтобы держать планер подальше от более широко распространяющегося выхлопа ракетного двигателя.
Двойные штанги также были приняты для двухмоторных конструкций, где система двигателя включает громоздкие дополнительные элементы, такие как турбокомпрессоры и теплообменники, занимающие большой объем пространства. Примерами являются Lockheed P-38 Lightning .
Для того, чтобы задняя наблюдательная или стрелковая позиция имела беспрепятственное поле зрения, размещение ее позади обычного хвоста смещает ее так далеко назад, что возникают проблемы с центром масс и балансировкой самолета. Избавление от обычного хвостового оперения позволяет расположить заднюю позицию более впереди, решая проблему балансировки. Примером может служить Focke -Wulf Fw 189 .
Однако двойные балки и хвостовое оперение по-прежнему в некоторой степени закрывают поле зрения, а орудия в таком положении особенно ограничены в стрельбе вбок.
Загрузка и выгрузка крупногабаритных грузов или грузовых единиц, таких как транспортные средства и контейнеры, требует больших дверей доступа. В обычных конструкциях эти двери должны быть расположены в носовой части или сбоку фюзеляжа, что требует значительного усиления основной конструкции. Боковые двери ограничивают длину предмета шириной двери, а доступ также может быть затруднен двигателями или шасси. Двухбалочная конфигурация позволяет разместить большую дверь в задней части фюзеляжа, свободную от препятствий со стороны хвостовой части, как на Armstrong Whitworth AW.660 Argosy .
Однако доступ к задней двери остается ограниченным, особенно для грузовиков, подъезжающих к ней задним ходом, и часто предпочтение отдается высоко расположенной обычной задней части фюзеляжа.
Двойные балки обычно обеспечивают большее сопротивление, чем обычное расположение. Они также обычно мельче фюзеляжа и, таким образом, по своей природе менее жесткие, требуя дополнительного усиления для поддержания жесткого положения хвоста по тангажу. С другой стороны, эффекты концевой затяжки на хвостовой части избегаются, и он поддерживается на обоих концах, что позволяет сделать его меньше и легче. Более того, размах нагрузки вдоль крыла может уменьшить структурные силы между балками и, таким образом, общий вес.
Некоторые современные высокоэффективные конструкции имеют двойные балки, которые распределяют нагрузку по размаху крыла и/или укрепляют общую конструкцию. Способный летать без остановок вокруг света, Rutan Voyager имел конструкцию «утка» с тянущим винтом, в которой двойные балки выдвигались вперед для укрепления носовой части, а также назад для поддержки двойных килей. Более поздний Virgin Atlantic GlobalFlyer был оснащен реактивным двигателем, но с аналогичной дальностью полета, все еще с большими двойными балками для размещения реактивного топлива в легкой конструкции с размахом, но с небольшим обычным хвостом на каждой балке.
Конструкции с двумя балками могут проследить свою историю до решеток балок, использовавшихся на многих ранних самолетах типа boxkite. С осознанием огромного сопротивления эти навязанные, более компактные конструкции, покрытые тканью, были разработаны во время Первой мировой войны . Яркими примерами являются серия трехмоторных бомбардировщиков Caproni .
Примерно в то же время появились первые деревянные монококовые фюзеляжи, и вскоре эта технология была применена для создания двухбалочных конструкций. Возможно, первым из них был довоенный толкатель Nieuport, в котором использовалась бумага, пропитанная бакелитом, однако наиболее успешными были AGO CI и C.II , в которых использовалась более традиционная деревянная оболочка, собранная из полосок дерева, склеенных поверх формы. С развитием алюминиевых монококов с напряженной обшивкой позднее, во время Первой мировой войны, та же технология была распространена на конструкции двухбалочных конструкций, начиная с 1920-х годов.
В большинстве ранних конструкций использовались двойные штанги, чтобы не задевать установленный сзади пропеллер, однако даже во время Первой мировой войны несколько более крупных самолетов использовали их, чтобы предоставить стрелку возможность прикрывать нижнюю часть хвоста, не перенося вес на самый крайний конец самолета, где это создавало проблемы с балансировкой и управлением.
Только во время Второй мировой войны, с ростом популярности перевозки крупногабаритных грузов и транспортных средств по воздуху, была осознана целесообразность установки задней двери на одной линии с кабиной для облегчения погрузки, а вместе с ней и целесообразность перемещения задней части фюзеляжа в стороны, чтобы избежать чрезмерной высоты в задней части фюзеляжа, как на планере Gotha Go 242 .
С началом реактивной эры необходимость в зазоре для винта была заменена необходимостью обеспечить свободный путь для горячих выхлопных газов. Эффективность реактивного двигателя была ограничена длинными впускными и выпускными стволами, которые использовались во многих ранних конструкциях, и одним из решений было использование двух штанг для сокращения выхлопного ствола до минимума, как это использовала компания de Havilland на своих успешных реактивных истребителях Vampire и Venom .
Небольшое количество конструкций использовали двойные балки по другим причинам, наиболее примечательным из которых был Lockheed P-38 Lightning , чьи балки содержали слишком длинные турбонагнетатели двигателя, что сделало бы гондолу необычно длинной. Окончательное применение двойной балки, которая должна была быть разработана, заключалось в связывании вместе крыльев с очень большим удлинением и уток, как на Rutan Voyager , для уменьшения изгиба и веса, необходимого для его ограничения. Кроме того, имея массу от большей части топлива в середине размаха, это значительно снижает силы на крыльях, во многом таким же образом, как установка двигателей в середине размаха на большинстве реактивных транспортных самолетов.
Несмотря на эти ожидаемые преимущества, двойные штанги остаются необычными. В большинстве случаев штанги менее эффективны конструктивно в обеспечении жесткости по тангажу и создают большее сопротивление. В случае тех, кто использует двойные штанги для улучшения поля огня вниз, это значительно уменьшает его в боковом направлении, а часто и прямо за кормой. Для транспортных самолетов штанги могут облегчить доступ к фюзеляжу, но тогда грузовикам приходится быть крайне осторожными, чтобы не задеть части самолета, к которым они затем приближаются. В результате C-119 остался аномалией, и большинство успешных послевоенных транспортных самолетов, таких как C-130 Hercules , вернулись к одному заднему фюзеляжу.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )CS1 maint: location missing publisher (link)