Monoplano

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Aviones con un solo avión de ala principal
Supermarine Spitfire
High wing on a de Havilland Canada Dash 8
Ala media en un Vampiro de Havilland T11
R.J. Mitchell de 1930 Supermarine Air Yacht

Un monoplano es una configuración de avión de ala fija con un solo avión principal, en contraste con un biplano u otros tipos de multiplanos, que tienen varios aviones.

Un monoplano tiene inherentemente la eficiencia más alta y la resistencia más baja de cualquier configuración de ala y es el más simple de construir. Sin embargo, durante los primeros años de vuelo, estas ventajas se vieron contrarrestadas por su mayor peso y menor maniobrabilidad, haciéndolo relativamente raro hasta la década de 1930. Desde entonces, el monoplano ha sido la forma más común de avión de ala fija.

Características

Soporte y peso

La eficiencia inherente del monoplano se logra mejor en el ala en voladizo, que lleva todas las fuerzas estructurales internamente. Sin embargo, para volar a velocidades prácticas, el ala debe ser delgada, lo que requiere una estructura pesada para que sea lo suficientemente fuerte y rígida.

Se pueden usar refuerzos externos para mejorar la eficiencia estructural, reduciendo el peso y el costo. Para un ala de un tamaño dado, la reducción de peso le permite volar más lento y con un motor de menor potencia y más económico. Por esta razón, todas las alas de los monoplanos en la era pionera estaban reforzadas y la mayoría lo estaban hasta principios de la década de 1930. Sin embargo, los puntales o cables expuestos crean una resistencia adicional, lo que reduce la eficiencia aerodinámica y reduce la velocidad máxima.

Los diseños de alta velocidad y largo alcance tienden a ser voladizos puros, mientras que los tipos de baja velocidad y corto alcance a menudo reciben arriostramiento.

Posición del ala

Además de las variaciones generales en la configuración del ala, como la posición de la cola y el uso de refuerzos, la distinción principal entre los tipos de monoplano es donde el ala se monta verticalmente sobre el fuselaje.

Bajo

Ala baja en un Curtiss P-40

Un ala baja es una que está ubicada en o cerca de la parte inferior del fuselaje.

La colocación del ala baja permite una buena visibilidad hacia arriba y libera el fuselaje central del arrastre del larguero del ala. Al reducir la estabilidad del péndulo, hace que el avión sea más maniobrable, como en el Spitfire; pero las aeronaves que valoran la estabilidad por encima de la maniobrabilidad pueden necesitar algo de diedro.

Una característica de la posición de ala baja es su importante efecto suelo, lo que le da al avión una tendencia a flotar más antes de aterrizar. Por el contrario, este efecto suelo permite despegues más cortos.

Medio

Un ala media está montada en la mitad del fuselaje. La estructura de larguero de transporte puede reducir el volumen útil del fuselaje cerca de su centro de gravedad, donde el espacio suele ser más demandado.

Hombro

Ala de hombro en un Super ARV2, mostrando buena visibilidad piloto

Un ala de hombro (una categoría entre ala alta y ala media) es una configuración en la que el ala se monta cerca de la parte superior del fuselaje pero no en la parte superior. Se llama así porque se sienta en el "hombro" del fuselaje, en lugar de en el hombro del piloto. Las alas de hombro y las alas altas comparten algunas características, a saber: soportan un fuselaje pendular que no requiere diedro de ala para su estabilidad; y, en comparación con un ala baja, el efecto suelo limitado de un ala de hombro reduce la flotación al aterrizar. En comparación con las configuraciones de ala baja, ala de hombro y ala alta, brindan un mayor espacio libre para la hélice en aviones multimotor. En un avión grande, hay poca diferencia práctica entre un ala de hombro y un ala alta; pero en aviones ligeros, la configuración es importante porque ofrece una visibilidad superior al piloto. En un avión ligero, es posible que sea necesario inclinar hacia adelante el ala del hombro para mantener el centro de gravedad correcto. Ejemplos de aviones ligeros con alas en los hombros incluyen el ARV Super2, el Bölkow Junior, el Saab Safari y el Barber Snark.

Alta

Un ala alta tiene su superficie superior sobre la parte superior del fuselaje. Comparte muchas ventajas y desventajas con el ala del hombro, pero en un avión ligero, el ala alta tiene una visibilidad hacia arriba más pobre. En aviones ligeros como el Cessna 152, el ala suele estar situada por encima de la cabina, de modo que el larguero del ala pasa por encima de las cabezas de los ocupantes, dejando el ala en la posición ideal de proa a popa. Una ventaja de la configuración de ala alta es que el fuselaje está más cerca del suelo, lo que facilita la carga de carga, especialmente para aeronaves con una puerta de carga en la parte trasera del fuselaje. Los aviones militares de carga son predominantemente diseños de ala alta con una puerta de carga trasera.

Sombrilla

Ala de parasol en un Pietenpol Air Camper

Un ala de sombrilla no está unida directamente al fuselaje, sino que se sostiene sobre él, sostenida por puntales de cabane o un pilón. Pueden proporcionarse refuerzos adicionales mediante puntales o cables que se extiendan desde los lados del fuselaje.

Los primeros monoplanos con parasol fueron adaptaciones de los monoplanos con alas de hombro, ya que levantar un ala montada en el hombro por encima del fuselaje mejoraba enormemente la visibilidad hacia abajo, lo que era útil para funciones de reconocimiento, como con el ampliamente utilizado Morane-Saulnier L. El ala de parasol permite un diseño eficiente con buena visibilidad para el piloto y fue adoptada por algunos cazas como el Fokker D.VIII y el Morane-Saulnier AI en la última parte de la Primera Guerra Mundial.

Un ala de parasol también proporciona un punto de montaje alto para los motores y durante el período de entreguerras fue popular en los hidroaviones, que necesitan levantar las hélices para quitarles el rocío. Los ejemplos incluyen el Martin M-130, el Dornier Do 18 y el Consolidated PBY Catalina.

En comparación con un biplano, un ala de parasol tiene menos arriostramiento y menor resistencia. Sigue siendo una configuración popular para anfibios y pequeños aviones ultraligeros y de construcción casera.

Historia

El Santos-Dumont Demoiselle fue el primer monoplano de producción (replica mostrada).

Aunque los primeros aviones exitosos fueron los biplanos, los primeros intentos de máquinas voladoras más pesadas que el aire fueron los monoplanos, y muchos pioneros continuaron desarrollando diseños de monoplanos. Por ejemplo, el primer avión que se puso en producción fue el Santos-Dumont Demoiselle de 1907, mientras que el Blériot XI cruzó el Canal de la Mancha en 1909. A lo largo de 1909-1910, Hubert Latham estableció varios récords de altitud en su monoplano Antoinette IV, y finalmente alcanzó 1.384 m (4.541 pies).

El monoplano Junkers J 1 fue pionero en la construcción de todo el metal en 1915.

El término equivalente en alemán es Eindecker, como en el caza Fokker Eindecker de ala media de 1915 que durante un tiempo dominó los cielos en lo que se conoció como el "flagelo Fokker". El sistema militar alemán de designación de aeronaves Idflieg anterior a 1918 prefijó las designaciones de tipo de monoplano con una E, hasta la aprobación del caza Fokker D.VIII de su anterior "E.V" designación. Sin embargo, el éxito del Fokker duró poco y los biplanos dominaron la Primera Guerra Mundial. Hacia el final de la guerra, el monoplano parasol se hizo popular y se produjeron diseños exitosos en la década de 1920.

Sin embargo, se construyeron relativamente pocos tipos de monoplanos entre 1914 y finales de la década de 1920, en comparación con la cantidad de biplanos. Las razones de esto fueron principalmente prácticas. Con las bajas potencias de los motores y las bajas velocidades disponibles, las alas de un monoplano debían ser grandes para crear suficiente sustentación, mientras que un biplano podía tener dos alas más pequeñas y, por lo tanto, hacerse más pequeño y liviano.

Hacia el final de la Primera Guerra Mundial, la alta resistencia inherente del biplano estaba comenzando a restringir el rendimiento. Los motores aún no eran lo suficientemente potentes para hacer viable el pesado monoplano de ala en voladizo, y el ala de parasol reforzada se hizo popular en los aviones de combate, aunque pocos llegaron a tiempo para entrar en combate. Siguió siendo popular durante la década de 1920.

En hidroaviones con casco poco profundo, un ala de parasol permite montar los motores por encima de las salpicaduras del agua al despegar y aterrizar. Este arreglo fue popular en los hidroaviones durante la década de 1930; un ejemplo tardío es el PBY Consolidado Catalina. Se extinguió cuando los cascos más altos se convirtieron en la norma durante la Segunda Guerra Mundial, lo que permitió unir un ala alta directamente al casco.

A medida que las potencias de los motores en constante aumento hicieron que el peso de la construcción totalmente metálica y el ala en voladizo fueran más prácticos (ambos promovidos juntos por primera vez por el revolucionario demostrador alemán de la fábrica Junkers J 1 en 1915-16), se volvieron comunes durante la posguerra mundial. Durante el período de la Primera Guerra, pasó el día del ala arriostrada y, en la década de 1930, el monoplano voladizo se estaba convirtiendo rápidamente en la configuración estándar para un avión de ala fija. Los diseños avanzados de aviones de combate monoplano se produjeron en masa para los servicios militares de todo el mundo tanto en la Unión Soviética como en los Estados Unidos a principios y mediados de la década de 1930, con el Polikarpov I-16 y el Boeing P-26 Peashooter, respectivamente.

La mayoría de los aviones militares de la Segunda Guerra Mundial eran monoplanos, al igual que prácticamente todos los aviones desde entonces, excepto algunos tipos especializados.

Los motores a reacción y cohetes tienen aún más potencia y todos los aviones modernos de alta velocidad, especialmente los supersónicos, han sido monoplanos.