基本介紹
- 中文名：雙翼機
- 外文名：biplane
- 特點：兩副機翼
- 作戰套用：第一次世界大戰中主力戰機
- 缺點：阻力較大
- 發展情況：逐漸被單翼機取代
簡介,結構特點,發展歷史,雙翼機的輝煌,單翼機的挑戰,二戰時期的機型,局限性,趣聞,
簡介
最初人們吸取橋樑建造方面的經驗，把上下機翼通過支柱和張線聯成一個桁架梁，增加結構受力高度，以提高機翼剛度，減輕結構重量。這些優點使雙翼機成為早期飛機的主要型式。隨著飛機速度的不斷提高，雙翼機支柱和張線的阻力越來越大，成為提高速度的主要障礙。高強度鋁合金問世後，人們已有可能製造出結構重量不太大而又能承受大載荷的薄機翼。從20世紀30年代起，雙翼機逐漸被單翼機取代。在現代的飛機中，除對載重量和低速性能有特殊要求的小型飛機外，雙翼機已不多見。
雙翼機
雙翼機結構特點
有上下並列配置的兩副機翼的飛機。兩副機翼前後配置的飛機稱串翼機。雙翼機的上下機翼用支柱和張線連成一個承力的整體，組成一個空間桁架結構。雙翼機是舊式飛機。在飛機發展初期，發動機功率低、重量大，建造機體的材料大多是木材和蒙布。為解決升空問題，需要較大面積的機翼，以便在低速條件下產生足夠的升力。雙翼機有兩個翼面，機翼總面積較大。
雙翼機
雙翼機發展歷史
雙翼機的輝煌
在第一次世界大戰中,飛機正式進入了軍事領域,戰爭的需要對航空技術的發展起到了很大的推動作用。但當大戰結束之後,勝敗雙方均感到精疲力倦,在大多數領域都出現了較長時期的停滯不前,航空工業也不例外。因此二十年代的前半期,除了民用飛機有技術上的進步外,軍用飛機基本停留在一戰時期的水平上,技術進步緩慢,雙翼飛機仍占據重要地位。直到二十年代後半期,世界航空工業才有了大發展,這在航空史上稱之為航空的“黃金時代”。在那段歲月里,很多國家研製出數以百計的創記錄專用飛機,創造了不少各種飛行記錄,為日後設計新型飛機奠定了堅實的技術基礎和積累了許多寶貴的資料。
雙翼機
雙翼機從飛機開始走上戰爭舞台到三十年代初期,戰鬥機的主流還是雙翼機，其實作為人類初期航空的嘗試,第一次世界人戰中也出現過單翼戰鬥機,如航空史上第一次裝上機槍射擊協調器的戰鬥機就是德國的福克E-Ⅲ單翼機。不過由於結構、材料和工藝等方面的限制,當時單冀戰鬥機性能還不如雙翼戰鬥機,飛行員更喜歡那些操縱穩定、結構可靠、機動靈活的雙翼機,因此直到戰爭結束單翼機也未得到廣泛套用。
這種情況一直延續到三十年代的到來。第一次世界大戰結束後,美國由於遠離歐洲主戰場未被戰火殃及,經濟損失不大,而且通過出售軍火大發其財。因此能夠有充足的財力結合從戰爭中吸取到的航空技術、空戰戰術的經驗加速發展它的骯空工業。二十年代中期,寇蒂斯和波音兩家公司成為當時美國主要戰鬥機的生產廠商。像Hawk飛機和P-40戰鷹等都是他們研發的，波音也生產出第一種星型氣冷式發動機的雙翼戰鬥機P-12。後來隨著金屬加工工藝的進步,又改良採用了全金屬的硬殼式機身,改用了氣動外形和冷卻效果都更佳的環形發動機整流罩,使速度達到306公里/小時,它與第一代雙翼機比有了質的飛躍，也迎來了雙翼戰鬥機史上的里程碑。
單翼機的挑戰
三十年代初期,由於材料技術的限制,雙翼機依舊保留了四至六幅翼內支架和一些翼間張線,甚至單冀機有時也有支架或張線,這樣雖然保證了結構強度,但同時也產生了不少阻力。隨著發動機改良帶來的功率增大和各種金屬材料以及相應加工工藝的改進,配合科學家們在氣動學領域的研究成果,工程界與學術界聯合起來克服空氣阻力,迎接流線型外形的新時代來臨了。三十年代初期,各國在充分挖掘雙翼機潛力的同時,也提出了研製速度更快的下單翼戰鬥機,同時為了便於設定起落架和維護武器裝備等原因放棄了上單翼。
後來德國人以亨克爾He一70快速民用機的布局為參考,研製出海鷗翼型、起落架收人機翼內的張臂式下單翼He-112戰鬥機,並一改原來戰鬥機只裝兩挺7.6毫米機槍的慣例,裝備4挺7.6毫米機槍。其中兩挺裝在機頭上部,兩挺裝在機翼上(後改為20毫米機炮),速度達到450公里/小時,成為當時世界上第一架批生產實用型單冀戰鬥機。按照科學發展的規律,新的事物出現後,往往還是有其不完備之處,還需要不斷的改善、鞏固。在此時期,舊的事物還是會繼續存在並再作最後的改善而相互並存。直至新的事物證明確實完備了,舊的才會徹底退出歷史舞台,這在航空發展史上也不例外。下單翼張臂式戰鬥機出現的初期,由於其水平機動性七存在著一些固有缺陷,自然還不如雙翼飛機優越,因此雙翼戰鬥機仍然能在繼續改進中繼續發揮其優勢,並在各國軍隊以及國際軍售中占主導地位。
後來通過中國和西班牙兩個戰場,戰鬥機在技術、設計和空戰戰術上都得到了寶貴的經驗。而對當時空戰情況進行的進步總結和不斷的實踐,證實了下單翼張臂式戰鬥機是未來戰鬥機發展的趨勢。隨著日本又在上海發動“八一三”事變,雖然中國在事前也有所準備,但很不充分.緊急間才於8月14日將空軍主力部隊東調。是日,中國空軍4大隊的霍克-Ⅲ雙翼戰鬥機和來犯日本海軍航空隊無護航的轟炸機在杭州上空發生激烈空戰,擊落了31架日本三菱96陸攻(G3M)轟炸機。
但由於技術的發展除了航空發動機的功率加大，提高了飛機的速度外，還由於航空材料的發展，強度計算方法的改進和設計經驗的積累，以及採用剎車裝置和增升裝置，克服了單翼機早期存在的缺陷，從而使它的氣動力優勢開始顯示出來。尤其來到40年代後，崛越二郎設計的零式戰機出來了，一度成為世界上最先進的戰機，那些曾經風靡一時，雙翼機也早已無影無蹤，一直到了今天航空技術發展到了五代機。
二戰時期的機型
德國：Go145教練機。
蘇聯：別－2艦載偵察機，伊15驅逐機，波2教練機/聯絡機/救護機/夜間襲擾機，安2運輸機。
義大利：菲亞特CR.30/32/42戰鬥機，Ro.43/44艦載偵察機，Ro.37雙座戰鬥/對地攻擊/觀察/聯絡/救護機。
英國：斯蒂爾曼式，格羅斯特角鬥士戰鬥機，費利大青花魚魚雷轟炸機，費利箭魚艦載魚雷轟炸機，德哈韋蘭D.H87”虎蛾“聯絡機，超馬林“海獺”偵察/搜尋救援機，超馬林“海象”艦載偵察機，“長尾鮫”艦載偵察機，“海狐”艦載偵察機。
日本：川西E7K海軍“94”式水上偵察機，中島E8N2海軍“95”式水上偵察機，愛知E11A1海軍“98”式水上偵察機，三菱F1M海軍“0”式觀察水上飛機，Ki-3川崎93單發輕轟炸機，中島Ki-4陸軍“94”式偵察機，笠川Ki-9陸軍“95-1”中級教練機，笠川Ki-17陸軍“93-3”式初級教練機，川崎Ki-10陸軍“95”式戰鬥機。
美國：霍克III戰鬥機，海鴨艦載偵察機。
雙翼機的機型還有很多，以上列舉最出名的幾個種類。
局限性
早期飛機發動機功率低、重量大，建造機體的材料大多是木材和蒙布。在低速度條件下產生足夠的升力，需要較大面積的機翼。雙翼機有兩個翼面，機翼總面積較大。隨著飛機速度的不斷提高，雙翼機機翼及支柱的阻力越來越大，成為提高速度的主要障礙。
雙翼機
雙翼機趣聞
據有關媒體2007年1月23日報導，當萊特兄弟首次駕駛著雙翼飛機上天時，他們可能不會想到人類首架飛機的設計外觀在1億2500萬年前就出現了。對最早長有羽毛恐龍的一項新研究顯示，這種恐龍可能有一對上翼和下翼，它們的樣子很像早期的雙翼飛機。現在人們普遍認為這種老式的雙翼飛機已經成了過時的稀有品。
雙翼恐龍與飛機對比
雙翼恐龍與飛機對比這個樣子的鳥兒在現代鳥類中已經不復存在，儘管科學家還不清楚這種恐龍是最終進化為現代鳥類還是在“物競天擇，適者生存”的法則下被自然淘汰而走向滅絕。德克薩斯理工大學的中薩克·加特爾吉在本周出版的《美國科學院學報》網路版上發表的文章中指出，有趣的是這種雙翼恐龍很可能是顧氏小盜龍。中國科學院的徐星在2003年曾對小盜龍的形狀做了描述。許星寫道：“這種小盜龍的前肢和後腿上長了羽毛，在它滑翔的時候，會把後退伸到後面這樣它的一對翅膀就會跑到另一對翅膀的後面，就像蜻蜓一樣。”
但是加特爾吉卻總結說，一種動物如果想要飛翔的話，做到這些顯然還不夠。他提醒說這樣後腿上的羽毛並不能對著前進的方向。加特爾吉指出重達兩磅的這種動物的後腿在飛行過程中可能會耷拉在身體的下面，相反它會生出兩對翅膀，其中上面的一對要比下面的一對稍微靠前。
加特爾吉說，另一種會飛的道虎溝足羽龍的腿上也生有羽毛。像獵鷹這樣的現代猛禽的前腿上長有的短毛可以減少它們飛翔時所遇到的阻力。加特爾吉寫道：“飛行器設計人員常常不自覺的模仿了自然界中很多飛行動物的特點。現在看來，小盜龍好像很可能在1億2500萬年前就發明了雙翼飛機，這比萊特兄弟1903年試飛成功要早得多。”
雙翼機
雙翼機徐星對加特爾吉的推斷也持贊同態度，他說恐龍在從最初向前進化過程中有很多器官被重新“改造”，但是他也補充說：“要核實這種進化的所有細節和了解恐龍的確切樣子，我們確實需要更辛苦的工作，只有這樣我們才能在計算機甚至風洞中對不同的恐龍形狀做對比研究，而這也正是我們現在計畫要做的。”
徐星和加特爾吉研究小組沒有關係，他補充說：“小盜龍是我們了解飛行起源的關鍵物種。”馬修·卡蘭諾是史密斯森博物院國家自然歷史博物館的館長，他說對恐龍的研究問題都集中在它們後腿的功能上。這個問題研究起來很困難，因為恐龍化石是平的，需要對化石在三維空間中的圖像做出解釋。卡蘭諾也不是加特里爾研究小組的成員，他說小盜龍很可能是動物進化過程中的一個分枝物種，而不是恐龍在向現代鳥類進化過程中必然出現的物種。卡蘭諾說：“因為恐龍生活的年代離我們現在實在是太遠了，所以清楚的看到這種動物生活的樣子非常困難，這似乎根本辦不到。但是它卻使我們能夠創造性的思考一些問題。”
雙翼機
雙翼機卡蘭諾還說常常有一些試驗因失敗而不得不放棄。同時他還說：“重要的是，因為我們現在可以看到所有的這些長毛的恐龍樣子，這在幫助我們思考飛行如何產生演變這個問題上面，某種程度上為我們開啟了一小扇門。加特里爾的研究是由德克薩斯理工大學提供基金資助的。
