Биплан как тип самолёта¶

Биплан — самолёт с двумя несущими плоскостями (крыльями), расположенными одна над другой и соединёнными между собой системой стоек и расчалок. Относится к классу многосекционных аэродинамических схем; противопоставляется моноплану с единственным крылом. Бипланная коробка обеспечивает повышенную жёсткость и большую суммарную площадь крыльев при малом размахе, что исторически сделало эту схему основной на заре авиации.

¶История

Первые успешные полёты аппаратов тяжелее воздуха на рубеже XIX–XX веков выполнялись преимущественно на бипланах. Братья Райт в 1903 году использовали бипланную схему с крылом, обтянутым тканью, и передним рулём высоты. В 1909 году биплан Луи Блерио пересёк Ла-Манш, а к 1910-м годам схема утвердилась как господствующая в мировой авиации.

Причины популярности были практическими: при низких мощностях двигателей требовалась большая несущая площадь, а жёсткая коробка из двух крыльев позволяла обходиться без тяжёлого внутреннего силового набора. Расчалки и стойки работали на растяжение и сжатие, распределяя нагрузки, что при тогдашних материалах (дерево, полотно, стальные тросы) давало лёгкую и прочную конструкцию.

В годы Первой мировой войны бипланы стали основным типом боевых машин — истребителей, разведчиков, бомбардировщиков. Классическими примерами служат Sopwith Camel, Fokker Dr.I, SPAD S.XIII, а также российские «Ньюпор» и «Сопвич», применявшиеся в отечественной авиации. В 1920–1930-е годы схема сохраняла позиции в учебной и транспортной авиации (У-2/По-2 конструкции Н. Н. Поликарпова, выпускавшийся массово).

¶Конструкция

Бипланная коробка включает:

Верхнее и нижнее крыло — обычно одинакового или близкого размаха; нередко верхнее выносится вперёд для улучшения обзора и центровки.
Стойки — вертикальные или наклонные элементы, соединяющие крылья; бывают I-, N-, V-образными.
Расчалки — тросы или ленты, придающие коробке жёсткость на растяжение.
Межкрыльевые элероны — размещаются на одной или обеих плоскостях.

Различают полуторапланы (верхнее крыло заметно больше нижнего), собственно бипланы (крылья равного размаха) и трипланы (три плоскости, как у Fokker Dr.I). Существовали также «тандемные» и «сесквипланы» — промежуточные варианты.

¶Аэродинамика и характеристики

Два крыла создают взаимное влияние: нижнее работает в поле скоростей верхнего, что снижает суммарную эффективность по сравнению с монопланом той же площади. Интерференция и сопротивление расчалок увеличивают лобовое сопротивление, ограничивая максимальную скорость. Взамен биплан даёт:

высокую манёвренность за счёт малого размаха и большой площади;
малую посадочную скорость;
компактные размеры при заданной несущей площади;
хорошую жёсткость коробки без тяжёлого лонжерона.

Эти свойства делали биплан удобным для маневренного боя на малых скоростях и для эксплуатации с неподготовленных площадок.

¶Упадок и современность

С 1930-х годов развитие материалов (дюраль, затем композиты), рост мощности двигателей и внедрение убирающегося шасси сместили преимущество к монопланам. Свободнонесущее крыло с работающей обшивкой и закрылками обеспечивало большую скорость при меньшем сопротивлении. К началу Второй мировой войны биплан сохранился лишь в нишах: учебные машины (У-2, Boeing-Stearman), палубные разведчики, отдельные истребители устаревших типов.

После войны схема вернулась в авиацию общего назначения и спорт: самолёты для аэроклубов, высшего пилотажа (например, Pitts Special, Ан-2 — биплан с крыльями разного размаха) и сельхозавиации. Ан-2, разработанный ОКБ Антонова, стал самым массовым бипланом в истории и долго эксплуатировался в СССР и России.

¶Применение

Военная авиация — истребители, разведчики, бомбардировщики Первой мировой и межвоенного периода.
Учебная авиация — первоначальное обучение лётчиков.
Сельхозавиация — обработка полей (Ан-2, По-2).
Спорт и пилотаж — акробатические и гоночные машины.
Авиация общего назначения — лёгкие самолёты, в том числе самодельные (homebuilt).
Историческая и реставрационная авиация — реплики и сохранившиеся экземпляры.

¶Интересные факты

Размах крыльев биплана часто не превышает 8–10 метров, тогда как моноплан той же площади требует значительно большего размаха.
По-2 (У-2) выпускался с 1928 по 1959 год; всего построено более 30 тысяч экземпляров.
Расчалочные бипланы требовали регулярной регулировки натяжения тросов — трудоёмкой процедуры техобслуживания.
В ряде стран бипланы применялись как ночные лёгкие бомбардировщики из-за малой скорости и способности летать на предельно малых высотах.

¶Критика схемы

Основные претензии к биплану — высокое аэродинамическое сопротивление, ограничение скорости и сложность обслуживания коробки. Сторонники отмечают его манёвренность, устойчивость на малых скоростях и прочность. В современной авиации схема сохраняется там, где эти качества важнее скорости.

Источники: Шавров В. Б. «История конструкций самолётов в СССР»; Соболев Д. А. «История самолётов»; Jane's All the World's Aircraft (различные выпуски); материалы Центрального дома авиации и космонавтики.