Un monoplano es una configuración de avión de ala fija con un único plano principal, a diferencia de un biplano u otros tipos de multiplanos , que tienen múltiples aviones.
Un monoplano tiene inherentemente la mayor eficiencia y la menor resistencia de cualquier configuración de ala y es el más simple de construir. Sin embargo, durante los primeros años de vuelo, estas ventajas se vieron compensadas 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.
La eficiencia inherente del monoplano se logra mejor en el ala voladiza , que soporta 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 utilizar refuerzos externos para mejorar la eficiencia estructural, reduciendo el peso y el costo. Para un ala de un tamaño determinado, 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. [1]
Los diseños de alta velocidad y largo alcance tienden a ser puramente voladizos, mientras que los tipos de baja velocidad y corto alcance a menudo reciben refuerzos.
Además de las variaciones generales en la configuración del ala, como la posición de la cola y el uso de refuerzos, la principal distinción entre los tipos de monoplano es dónde el ala está montada verticalmente en el fuselaje .
Un ala baja es aquella que está ubicada en o cerca de la parte inferior del fuselaje.
Colocar el 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 los aviones que valoran la estabilidad por encima de la maniobrabilidad pueden necesitar algún diédrico .
Una característica de la posición de ala baja es su importante efecto suelo , que da al avión una tendencia a flotar más lejos antes de aterrizar. [2] [3] Por el contrario, este efecto suelo permite despegues más cortos.
Un ala media está montada a 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 el más demandado.
Un ala de hombro (una categoría entre ala alta y ala media) es una configuración en la que el ala está montada cerca de la parte superior del fuselaje pero no en la parte superior. Se llama así porque se asienta 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: sostienen un fuselaje pendular que no requiere ningún diedro del 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, las configuraciones de ala alta y de ala alta brindan mayor espacio libre para la hélice en aviones multimotor. [4] En un avión grande, hay poca diferencia práctica entre un ala de hombro y un ala alta; pero en una avioneta, la configuración es importante porque ofrece una visibilidad superior al piloto. En una avioneta, un ala de hombro puede estar montada más atrás que un ala alta y debe ser barrida hacia adelante para mantener el centro de gravedad correcto . [5] Ejemplos de aviones ligeros con alas en los hombros incluyen el ARV Super2 , el Bölkow Junior , el Saab Safari y el Barber Snark .
Un ala alta tiene su superficie superior sobre o por encima de la parte superior del fuselaje. Comparte muchas ventajas y desventajas con el ala de hombro, pero en un avión ligero, el ala alta tiene peor visibilidad hacia arriba. En aviones ligeros como el Cessna 152 , el ala suele estar situada 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 longitudinal ideal. [6] 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 en aviones 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. [4]
Un ala de sombrilla no está unida directamente al fuselaje, sino que se sostiene sobre él, sostenida por puntales de cabane o un pilón. [7] Se puede proporcionar refuerzo adicional mediante puntales o cables que se extiendan desde los lados del fuselaje. [ cita necesaria ]
Los primeros monoplanos tipo sombrilla fueron adaptaciones de los monoplanos con alas de hombro, ya que elevar 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. [8] El ala tipo sombrilla 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. [9]
Un ala de sombrilla también proporciona un punto de montaje alto para los motores y durante el período de entreguerras era popular en los hidroaviones, que necesitaban levantar las hélices para que no quedaran rociadas. Los ejemplos incluyen el Martin M-130 , el Dornier Do 18 y el Consolidated PBY Catalina .
En comparación con un biplano , un ala tipo sombrilla tiene menos refuerzo y menor resistencia. Sigue siendo una configuración popular para anfibios y pequeños aviones ultraligeros y de construcción casera .
Aunque los primeros aviones exitosos fueron los biplanos, los primeros intentos de crear 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. [10] A lo largo de 1909-1910, Hubert Latham estableció múltiples récords de altitud en su monoplano Antoinette IV. , alcanzando finalmente los 1.384 m (4.541 pies). [11]
El término equivalente en alemán es Eindecker , como en el caza de ala media Fokker Eindecker de 1915 que durante un tiempo dominó los cielos en lo que se conoció como el " azote Fokker ". El sistema de designación de aviones militares alemanes Idflieg antes de 1918 precedía las designaciones de tipo monoplano con una E , hasta la aprobación del caza Fokker D.VIII de su antigua designación "EV". Sin embargo, el éxito del Fokker duró poco y la Primera Guerra Mundial estuvo dominada por los biplanos. Hacia el final de la guerra, el monoplano sombrilla se hizo popular y se produjeron diseños exitosos hasta la década de 1920. [12]
No obstante, se construyeron relativamente pocos tipos de monoplanos entre 1914 y finales de la década de 1920, en comparación con el número de biplanos. Las razones de esto fueron principalmente prácticas. Con las bajas potencias de motor y 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 así ser más pequeño y liviano. [ cita necesaria ]
Hacia el final de la Primera Guerra Mundial, la alta resistencia inherente del biplano comenzaba a restringir su rendimiento. Los motores aún no eran lo suficientemente potentes para hacer viable el pesado monoplano de alas voladizas, y el ala tipo sombrilla 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. [ cita necesaria ]
En los hidroaviones con casco poco profundo, un ala tipo sombrilla permite montar los motores por encima del rocío del agua al despegar y aterrizar. Esta disposición fue popular en los hidroaviones durante la década de 1930; un ejemplo tardío es el PBY Catalina consolidado . 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. [ cita necesaria ]
A medida que las potencias cada vez mayores de los motores hicieron que el peso de la construcción totalmente metálica y el ala voladiza fueran más prácticos (iniciados juntos por primera vez por el revolucionario demostrador de fábrica alemán Junkers J 1 en 1915-16), se volvieron comunes durante el período posterior a la Primera Guerra Mundial. Pasó el día del ala reforzada y, en la década de 1930, el monoplano voladizo se estaba convirtiendo rápidamente en la configuración estándar para un avión de ala fija. Se produjeron en masa diseños avanzados de aviones de combate monoplano para servicios militares en 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. [ cita necesaria ]
La mayoría de los aviones militares de la Segunda Guerra Mundial eran monoplanos, como lo han sido prácticamente todos los aviones desde entonces, excepto algunos tipos especializados.
Los motores a reacción y de cohetes tienen aún más potencia y todos los aviones modernos de alta velocidad, especialmente los supersónicos, han sido monoplanos.