Полутораплан

Полутораплан — это тип самолёта, имеющий две пары крыльев (бипланную схему), у которого одно из крыльев (обычно нижнее) значительно короче или уже верхнего, либо имеет меньшую хорду. Конструктивно полутораплан занимает промежуточное положение между классическим бипланом с крыльями равного размаха и монопланом. Термин происходит от английского «sesquiplane» (от лат. sesqui — «полтора»).

История

Идея создания полутораплана возникла в начале 1910-х годов, в период становления авиации. Инженеры стремились объединить преимущества биплана (высокая прочность и жёсткость крыла, хорошая манёвренность) и моноплана (меньшее лобовое сопротивление и более высокое аэродинамическое качество). Первые серийные полуторапланы появились в годы Первой мировой войны.

Одним из самых известных ранних полуторапланов стал французский истребитель Nieuport 17 (1916 год). У него верхнее крыло имело большой размах, а нижнее — значительно меньший. Такая схема обеспечивала отличный обзор вниз для пилота и снижала лобовое сопротивление по сравнению с классическими бипланами того времени. Nieuport 17 и его модификации активно использовались странами Антанты.

В межвоенный период и в начале Второй мировой войны полуторапланы продолжали применяться, особенно в роли истребителей и разведчиков. Например, польский истребитель PZL P.11 (1931 год) имел характерное крыло типа «чайка» с резким изломом, при этом нижнее крыло было существенно короче верхнего. В СССР в 1930-е годы был создан учебно-тренировочный самолёт У-2 (По-2), который, хотя и классифицируется как биплан, имел некоторые черты полутораплана (верхнее крыло длиннее нижнего), однако его часто относят к классическим бипланам из-за равной площади крыльев.

С развитием аэродинамики и появлением более мощных двигателей полуторапланы уступили место монопланам, которые обеспечивали лучшие скоростные характеристики. Однако в ряде ниш (спортивная авиация, пилотажные самолёты) схема полутораплана используется до сих пор.

Конструктивные особенности

Аэродинамика

Основное преимущество полутораплана — снижение индуктивного сопротивления. Верхнее крыло создаёт основную подъёмную силу, а нижнее, меньшее по размеру, выполняет вспомогательную роль — улучшает манёвренность, увеличивает жёсткость конструкции и уменьшает срыв потока на больших углах атаки. За счёт меньшей площади нижнего крыла уменьшается общее лобовое сопротивление по сравнению с бипланом.

Силовая схема

Полутораплан, как и биплан, имеет систему стоек и расчалок (тросов), соединяющих верхнее и нижнее крылья. Однако из-за разницы в размахе крыльев стойки часто устанавливаются не вертикально, а под углом. Это может усложнять конструкцию, но позволяет добиться оптимального распределения нагрузок.

Устойчивость и управляемость

Полуторапланы, как правило, обладают хорошей поперечной устойчивостью и высокой манёвренностью. Благодаря меньшему нижнему крылу уменьшается момент инерции относительно продольной оси, что облегчает выполнение фигур высшего пилотажа. Однако на больших скоростях такая схема может быть менее устойчивой, чем моноплан.

Классификация

Полуторапланы можно разделить по нескольким признакам:

По соотношению размеров крыльев

• Классический полутораплан — нижнее крыло короче верхнего (например, Nieuport 17).
• Обратный полутораплан — верхнее крыло короче нижнего. Такая схема встречается реже, обычно на экспериментальных или специализированных самолётах (например, некоторые модели летающих лодок).
• Полутораплан с разной хордой — крылья имеют одинаковый размах, но разную ширину (хорду). Нижнее крыло уже верхнего.

По назначению

• Истребители — наиболее распространённая категория в 1910–1930-х годах (Nieuport, PZL P.11, Fokker D.VII — последний часто называют полуторапланом из-за разной толщины профиля крыльев).
• Учебно-тренировочные — самолёты для первоначального обучения (например, некоторые модификации Avro 504).
• Спортивные и пилотажные — современные лёгкие самолёты, построенные по схеме полутораплана для улучшения манёвренности (например, Pitts Special — хотя его часто относят к бипланам, у некоторых модификаций нижнее крыло короче).

Применение

Военная авиация

В Первую мировую войну полуторапланы были одними из самых массовых истребителей. Они сочетали достаточную скорость и манёвренность для воздушного боя. Во Вторую мировую войну полуторапланы использовались ограниченно, в основном как разведчики, связные или лёгкие штурмовики. Например, польский PZL P.11 к началу войны уже устарел, но всё ещё составлял основу истребительной авиации Польши.

Гражданская авиация

В гражданской авиации полуторапланы не получили широкого распространения из-за меньшей экономичности по сравнению с монопланами. Однако в 1920–1930-е годы они использовались для почтовых перевозок и авиатакси.

Спорт и пилотаж

В современной авиации полуторапланная схема применяется в спортивных и пилотажных самолётах. Она позволяет получить высокую манёвренность и прочность при относительно небольшом весе. Примеры: Zivko Edge 540 (хотя это моноплан, но некоторые его модификации имеют элементы полуторапланной схемы), Sukhoi Su-26 (моноплан, но с очень коротким нижним крылом, что иногда классифицируется как полутораплан).

Примеры известных полуторапланов

• Nieuport 17 (Франция, 1916) — истребитель, один из самых удачных самолётов Первой мировой.
• PZL P.11 (Польша, 1931) — истребитель, отличавшийся крылом типа «чайка».
• Fokker D.VII (Германия, 1918) — истребитель, часто классифицируемый как полутораплан из-за разной толщины профиля крыльев.
• Bristol F.2 Fighter (Великобритания, 1916) — двухместный истребитель-разведчик, имел нижнее крыло короче верхнего.
• Avro 504 (Великобритания, 1913) — учебно-тренировочный самолёт, некоторые модификации имели укороченное нижнее крыло.

Интересные факты

• Термин «полутораплан» ввёл в обиход французский авиаконструктор Гюстав Делаж, создавший Nieuport 17.
• В СССР в 1930-е годы был создан экспериментальный полутораплан И-15 (конструктор Н. Н. Поликарпов), который имел верхнее крыло типа «чайка» и нижнее крыло значительно меньшего размаха. Он сочетал высокую манёвренность и скорость.
• Некоторые современные сверхлёгкие самолёты (например, Rans S-20 или Aeroprakt A-22) имеют конструкцию, близкую к полутораплану, но с очень маленьким нижним крылом, которое выполняет роль стабилизатора.

Источники

1. Шавров В. Б. История конструкций самолётов в СССР до 1938 года. — М.: Машиностроение, 1986.
2. Jane's Fighting Aircraft of World War I. — London: Studio Editions, 1990.
3. Gunston B. The Encyclopedia of the World's Combat Aircraft. — London: Salamander Books, 1976.
4. Ландышев В. А. Аэродинамика самолёта. — М.: Оборонгиз, 1955.
5. Материалы музея ВВС в Монино (Россия).
6. Данные из открытых авиационных энциклопедий (Aviastar.org, Уголок неба).