Кіріспе
Тандемдік қанаттар – ұшу аппаратының немесе жануардың қанаттарының екі немесе одан көп жиынтығының бірінен соң бірі орналасқан конфигурациясы. Барлық қанаттар лифтке (көтеруге) үлес қосады. Тандемдік қанаттар бипланнан (екі қанатты ұшақтан) өзгешеленеді, онда қанаттар бірін бірің үстіне орналасады, сондай-ақ алдыңғы беті әлдеқайда кішкентай және жалпы лифтке елеулі үлес қоспайтын, «құйрығы алдында» немесе канар конфигурациясынан да ерекшеленеді. Авиацияда тандемдік қанаттармен ұзақ уақыт эксперименттер жүргізілген, бірақ аздаған ғана конструкциялар өндіріске енгізілді. Табиғатта тандемдік қанаттар тек жәндіктер мен ұшатын балықтарда кездеседі, бірақ бұрын тандемдік қанатты ұшатын рептилиялар да болған.
Құрылыс қағидалары
Тандемді қанат конфигурациясында екі негізгі қанат бар, біреуі алдыңғы, екіншісі артқы жақта орналасқан. Олардың арасындағы қанаттың енінен (хордасынан) үлкен айырмашылық бар, сондықтан олардың арасында нақты бос кеңістік болады және ұшақтың ауырлық орталығы (CG) қанаттар арасында орналасады. Дәстүрлі схемада, крейсерлік ұшу кезінде құйрық қанаты тік күшті аз немесе мүлдем қолданбайды, ал тандемді қанаттардың екеуі де көтерілуге маңызды үлес қосады. Тандемдік негізгі конфигурацияда өлшемдері бірдей және бір-бірімен қатар орналасқан қанаттар қолданылады. Мысалы, 1922 жылғы Пейрет планері сәтті ұшып шықты. Дегенмен, артқы қанат көбінесе алдыңғы қанаттың үстіне немесе астына орналастырылады, осылайша оның турбулентті ағынынан өтуге болмайды. Бір қанат екіншісінен сәл кішірек етіп жасалуы мүмкін, бұл дизайнның ерекшеліктеріне байланысты. Шындығында, дәстүрлі және тандемдік, немесе тандемдік және канар конфигурациялары арасында нақты шекара жоқ. Жоғары орналасқан алдыңғы қанат пен төмен орналасқан артқы қанаттың орналасуы кейде ерекше басқан биплан ретінде қарастырылады және оны Ненандович бипланы деп атайды. Екі қанат арасындағы араласу эффектілері тандемдік схеманы дәстүрлі схемамен салыстырғанда крейсерлік ұшуда тиімсіз етуі мүмкін, бірақ Scaled Composites Proteus сияқты мысалдар ерекше тиімділікке қол жеткізе алады. Тандемдік схема "слот эффектісін" жасайды, онда алдыңғы қанат ауаны артқы қанаттың үстінен төмен қарай бұрып, артқы қанаттың шабуыл бұрышын (AoA) азайтады. Ұшақтың AoA жоғары болғанда, бұл алдыңғы қанаттың бірінші болып тоқтауына себеп болады, бұл дәстүрлі схемамен салыстырғанда төмен жылдамдықтарда қауіпсіз ұшуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, ол жақсы STOL көрсеткіштерін ұсынады. Біріктірілген қанат жабық қанаттың мысалы болып табылады. Лигети Стратос – ұшуға қабілетті сирек мысал.
Құрылыс құрылымы
Әдеттегі орналасуда сыртқы бөлімнің көтергіш жүктемесінің иіс моменті үлкен, бұл түбірлік бөлімге күш түсіреді. Дегенмен, тандемдік конструкцияда әрбір қанат кішкентайрақ болады және сыртқы жүктеме болмайды. Бұл қанат құрылымын жалпы алғанда жеңілдетуге мүмкіндік береді. Әдеттегі конструкцияда фюзеляж тек бір жерде тіреледі, ал алдыңғы және артқы фюзеляж бөлімдері одан консольдік түрде созылып шығады. Бұл айтарлықтай иілу күшіне әкеледі. Тандемдік қанаттар фюзеляжды екі жерде қолдайды, бұл иілу күшін азайтады. Дегенмен, қанаттар арасындағы орталық бөлімге түсетін бұрылу күші жоғарылайды. Көптеген пионерлер ұзақ уақыт бойы сәтті планерлер жасап келген. 1905 жылы Джон Дж. Монтгомери тандемдік моноплан планерін ұшырып, аэродинамикалық принциптің дұрыс екенін растады. Екі жылдан кейін қозғалтқышты ұшу келді. 1906 жылы Луи Блериот үшінші ұшағын жасады, ол эллипстік жабық қанаттармен жабдықталған, кейіннен оны IV типке өзгертті, ал алдыңғы қанатын дәстүрлі бипланға айналдырды. Бірақ келесі жылы ғана оның VI типті дөңгелекті тандемдік монопланы, Лэнглидің Аэродромына ұқсас конфигурациямен, тандемдік қанатты ұшақтың алғашқы ұшуын жүзеге асырды. 1907-1911 жылдар аралығында Густав Эйфельдің аэродинамикалық зерттеулері тандемдік орналасудың дәстүрліге қарағанда аэродинамикалық тұрғыдан тиімді еместігін көрсетті. Эйфельдің жұмысымен қатар, Стефан Дризевицки тұрақты тандемдік қанат дизайнын жасап, жел тоннелінде сынақтан өткізді. Содан кейін ол 1912 жылдың соңында толық өлшемді үлгіні жасап, сәтті ұшырды. "Лисандер" тандемінің құрылысы 1941 жылы ғана аяқталды, содан кейін Пенроуз оны сынаққа жіберді. Ол қатесіз жұмыс істеді – ол «мұнда ешқандай өзгеріс қажет емес әскери прототип болды» деп жазды, – бірақ оны өндіріске тапсыруға бұйрық берілмеді. Джордж Майлз RAF Боскомб Даунда "Лисандер" тандемін көрді және оның қысқа қанатты, қысқа ұшып көтерілетін теңіз күштерінің истребителі ретіндегі әлеуетін түсінді. Соңынан пайда болған Miles M.35 Libellula сынақ ұшағы Delanne дизайнынан қанаттарының ұзындығы шамамен бірдей болғанымен, артқы қанаты ұзынырақ және кері бұрылып тұрды. Дизайн қабылданбаса да, ол үлкен M.39B-ді әзірлеуге мүмкіндік берді, бұл ұсынылған M.39 жоғары жылдамдықты бомбалаушыға сәйкес келетін кішірейтілген сынақ ұшағы болды. Бұл жолы алдыңғы қанат кішкентайрақ және төмен орналасқан, ал кері бұрылған артқы қанат жоғары орналасқан, оның астында екі қозғалтқыш орнатылған. 1943 жылы ұшып, жақсы нәтижелер көрсетті, бірақ бомбалаушы талабы кейіннен жойылды.
Құрт-құмырсқалар
Ұшатын жәндіктердің бірнеше тобы жұптасқан қанаттарды пайдаланады, әрқайсысының өзіне тән анатомиясы мен ұшу режимдері бар. Жұптасқан қанаттармен ұшатын жәндіктерге Odonata (аждаһарлар мен шілтерлер), Lepidoptera (көбелектер мен мольдар) және кейбір Thysanoptera немесе Thrips жатады. Odonata түрлері әдетте ұзын, жұқа қанаттарға ие және алдыңғы және артқы қанат жұптарының қозғалысын әртүрлі режимдерде синхрондауға қабілетті, бұл оларға жылдам және жоғары маневрлеуге мүмкіндік береді. Қарама-қарсылығы, Lepidoptera-ның қанаттары кеңірек, олар синхронды түрде қозғалады және тіпті ұшу кезінде бірімен-бірі жабысып қалуы мүмкін, бұл оларды ұзаққа созылған ұшуға жақсы бейімдейді. Трипстер кішкентай жәндіктер, ал ұшатын түрлерінің қанаттары салыстырмалы түрде қатты. Олардың кішкентай өлшемдеріне байланысты, олар көбінесе жәндіктердің көпшілігінің алдыңғы жиектік айналуын пайдаланудың орнына, қанатты шапалақтау арқылы көтерілу күшін жасайды. Көптеген ұшатын қоңыздар, мысалы, шегіршіннің алдыңғы қанат жабындары ұшу кезінде ашылады, бірақ айтарлықтай шапалақтамайды. Жерде олар нәзік негізгі, артқы қанаттарды қорғайды, ал ауада олар шапалақтап ұшатын негізгі қанаттың аэродинамикасын өзгерту үшін қолданылуы мүмкін.
Ұшатын балықтар
Ұшатын балықтардың кеуде қанаттары үлкейтілген, сондықтан олар жылға қалықтап ұша алады, бірақ нағыз қанатпен қағып ұша алмайды. Кейбір түрлері, мысалы, жолақты қанатты балықтар, денелерінің арт жағындағы шатыр қанаттары да жеткілікті түрде үлкейтілген, осылайша екі қанаттық орналасу құрылады.
Динозаврлар
Микрораптор – екі қанатты динозаврлар туысы, болжам бойынша бір ғана түрден тұрған. Ол негізінен Қытайдағы қазба қалдықтары арқылы ғана белгілі. Алдыңғы және артқы аяқтары ұшу қауырсындарымен жабылған, және ол нағыз қанат қағып ұшуға, сондай-ақ сығуға қабілетті болған деп есептеледі. Оның ұшу тәсілі әлі анықталған жоқ.