Un avión de doble mástil tiene dos mástiles auxiliares longitudinales. Estos pueden contener elementos auxiliares como tanques de combustible y/o proporcionar una estructura de soporte para otros elementos. Por lo general, los mástiles de cola gemelos sostienen las superficies de cola , aunque en algunos tipos, como el Rutan Modelo 72 Grizzly, los mástiles se extienden hacia adelante del ala. La configuración de doble mástil se diferencia de los diseños de fuselaje doble en que conserva un fuselaje central.
La configuración de doble fuselaje se distingue del modelo de doble fuselaje porque tiene un fuselaje corto e independiente que alberga al piloto y la carga útil. Se ha adoptado para resolver diversos problemas de diseño con el empenaje convencional para aeronaves que cumplen distintas funciones.
En el caso de un motor único con una hélice en configuración de propulsión o un motor a reacción , una cola convencional requiere que la hélice o el escape se desplacen muy hacia atrás, lo que requiere un eje de transmisión o un tubo de propulsión muy largos y, por lo tanto, reduce la eficiencia de propulsión. La configuración de doble brazo permite una instalación mucho más corta y eficiente. [1] El Saab 21 se construyó originalmente como un tipo de propulsión y luego se adaptó a la potencia de un jet como el 21R . [2]
En estos diseños, el estabilizador horizontal suele estar montado en lo alto sobre dos aletas de cola para mantenerlo alejado de la estela del motor. Los aviones espaciales suborbitales Scaled Composites SpaceShipOne y SpaceShipTwo adoptaron dos brazos con colas exteriores o estabilizadores horizontales exteriores (OHS) para mantener la estructura del avión alejada de los gases de escape del motor del cohete, que se propagan más ampliamente.
También se han adoptado brazos gemelos para diseños bimotores en los que el sistema del motor incluye elementos adicionales voluminosos, como turbocompresores e intercambiadores de calor, que ocupan un gran volumen de espacio. Algunos ejemplos son el Lockheed P-38 Lightning .
Para que una posición de observación o de artillería trasera tenga un campo de visión sin obstáculos, al colocarla en la parte trasera de una cola convencional, se desplaza hacia atrás tanto que surgen problemas con el centro de masas y el equilibrio del avión. La eliminación del empenaje convencional permite que la posición trasera se ubique más adelante, lo que resuelve el problema del equilibrio. Un ejemplo lo proporciona el Focke-Wulf Fw 189 .
Sin embargo, los brazos gemelos y el plano de cola de puente aún obstruyen el campo de visión hasta cierto punto y los cañones en esta posición están especialmente restringidos al disparar hacia los lados.
La carga y descarga de mercancías o artículos de gran tamaño, como vehículos y contenedores, requiere puertas de acceso de gran tamaño. En los diseños convencionales, estas puertas deben estar ubicadas en la parte delantera o lateral del fuselaje, lo que requiere un refuerzo importante de la estructura principal. Las puertas laterales limitan la longitud de un artículo al ancho de la puerta y el acceso también puede verse obstruido por los motores o el tren de aterrizaje. La configuración de doble brazo permite colocar una puerta grande en la parte trasera del fuselaje, libre de obstrucciones por parte del conjunto de cola, como en el Armstrong Whitworth AW.660 Argosy .
Sin embargo, el acceso a la puerta trasera sigue siendo limitado, especialmente para los camiones que dan marcha atrás, y a menudo se prefiere un fuselaje trasero convencional montado en alto.
Los mástiles gemelos suelen ofrecer una mayor resistencia que una disposición convencional. También suelen ser más superficiales que el fuselaje y, por lo tanto, inherentemente menos rígidos, lo que requiere un refuerzo adicional para mantener una posición de cola rígida en el cabeceo. Por otro lado, se evitan los efectos de punta en el estabilizador vertical y este se apoya en ambos extremos, lo que permite hacerlo más pequeño y ligero. Además, la carga de envergadura a lo largo del ala puede reducir las fuerzas estructurales entre los mástiles y, por lo tanto, el peso total.
Algunos diseños modernos de alta eficiencia tienen brazos gemelos que distribuyen la carga a lo largo de la envergadura del ala y/o refuerzan la estructura general. Capaz de volar sin escalas alrededor del mundo, el Rutan Voyager era un diseño canard con hélice tractora, en el que los brazos gemelos se extendían hacia adelante para apuntalar el plano delantero y hacia atrás para sostener las aletas gemelas. El posterior Virgin Atlantic GlobalFlyer era propulsado por chorro, pero con un alcance similar, todavía con grandes brazos gemelos para acomodar el combustible para aviones en una estructura liviana cargada en toda la envergadura, pero con una pequeña cola convencional en cada brazo.
Los diseños de doble botavara pueden remontarse a las celosías de botavaras utilizadas en muchos de los primeros aviones boxkite. Con el reconocimiento de la tremenda resistencia que estos generaban, se desarrollaron estructuras más compactas cubiertas de tela durante la Primera Guerra Mundial . Entre los principales ejemplos se incluyen la serie Caproni de bombarderos trimotores .
Casi al mismo tiempo, aparecieron los primeros fuselajes monocasco de madera , y no pasó mucho tiempo antes de que esta técnica se aplicara para proporcionar fuselajes gemelos. Posiblemente el primero de ellos fue el propulsor Nieuport de antes de la guerra, que utilizaba papel impregnado con baquelita, aunque los más exitosos fueron los AGO CI y C.II , que utilizaban una carcasa de madera más convencional, construida a partir de tiras de madera pegadas sobre un encofrado. Con el desarrollo de los monocascos con revestimiento de aluminio reforzado más tarde en la Primera Guerra Mundial, la misma técnica se extendió a los diseños de doble botavara, a partir de la década de 1920.
La mayoría de los primeros diseños usaban brazos gemelos para despejar una hélice montada en la parte trasera, sin embargo, incluso en la Primera Guerra Mundial, varios aviones más grandes los usaban para proporcionar al artillero la capacidad de cubrir la parte inferior de la cola sin tener que tener el peso en el extremo del avión donde planteaba problemas de equilibrio y control.
Sólo en la Segunda Guerra Mundial, con la creciente prevalencia del transporte de objetos y vehículos voluminosos por vía aérea, se hizo evidente la utilidad de una puerta trasera, en línea con la cabina para facilitar la carga, y con ella, la utilidad de mover la estructura del fuselaje trasero hacia los lados para evitar una altura excesiva en el fuselaje trasero como en el planeador Gotha Go 242 .
Con el comienzo de la era de los reactores, la necesidad de dejar espacio libre para la hélice fue reemplazada por la necesidad de proporcionar un camino libre para los gases de escape calientes. La eficiencia de los motores a reacción se vio obstaculizada por los largos conductos de admisión y escape, como los utilizados en muchos de los primeros diseños, y una solución fue utilizar brazos gemelos para acortar al mínimo los conductos de escape, como los que utilizó De Havilland en sus exitosos cazas a reacción Vampire y Venom .
Un pequeño número de diseños utilizaron brazos gemelos por otras razones, siendo el más notable el Lockheed P-38 Lightning , cuyos brazos contenían los turbocompresores de los motores excesivamente largos, lo que habría dado lugar a una góndola inusualmente larga. El uso final para un brazo gemelo que se desarrollaría era unir alas y canards de relación de aspecto muy alta como en el Rutan Voyager , para reducir la flexión y el peso necesario para restringirla de otra manera. Además, al tener la masa de la mayor parte del combustible a mitad de la envergadura, reduce considerablemente las fuerzas sobre las alas, de la misma manera que lo hace el montaje de los motores a mitad de la envergadura en la mayoría de los transportes a reacción.
A pesar de estos beneficios previstos, los brazos gemelos siguen siendo poco habituales. En la mayoría de los casos, los brazos gemelos son menos eficientes estructuralmente a la hora de proporcionar rigidez de cabeceo y producen más resistencia. En el caso de los que utilizan brazos gemelos para mejorar el campo de tiro hacia abajo, lo reducen gravemente lateralmente y, a menudo, directamente hacia atrás. En el caso de los transportes, los brazos gemelos pueden facilitar el acceso al fuselaje, pero los camiones tienen que tener mucho cuidado de no golpear partes del avión a las que se están acercando. Como resultado, el C-119 siguió siendo una anomalía y la mayoría de los transportes de posguerra exitosos, como el C-130 Hércules , volvieron a tener un solo fuselaje trasero.
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