Ilma-alus - Aircraft

Lentokone on ajoneuvon tai kone, joka pystyy lentämään voittamalla tukea ilmassa . Se laskurit painovoimaa käyttäen joko staattisia hissi tai käyttämällä dynaamisen nosteen , joka kantopinnan , tai muutaman tapauksissa alaspäin työntövoima päässä moottoreiden . Yleisiä esimerkkejä lentokoneiden kuuluvat lentokoneet , helikopterit , ilmalaivat (myös ilmalaivat ), liitimet , paramotors ja kuumailmapallot .

Lentokonetta ympäröivää ihmisen toimintaa kutsutaan ilmailuksi . Ilmailutieteitä, mukaan lukien lentokoneiden suunnittelua ja rakentamista, kutsutaan ilmailuksi . Miehistöä ohjaa koneessa oleva lentäjä , mutta miehittämättömät ilma-alukset voivat olla kauko-ohjattuja tai itseohjattuja lentokoneen tietokoneilla . Lentokoneet voidaan luokitella eri kriteereillä, kuten nostotyypin, lentokoneen työntövoiman , käytön ja muiden perusteella.

Historia

Lentävät mallialukset ja tarinat miehitetyistä lennoista ulottuvat vuosisatojen taakse; kuitenkin ensimmäinen miehitetty nousu - ja turvallinen laskeutuminen - nykyaikana tapahtui suuremmilla kuumailmapalloilla, jotka kehitettiin 1700-luvulla. Kumpikin kahdesta maailmansodasta johti suureen tekniseen kehitykseen. Näin ollen lentokoneiden historia voidaan jakaa viiteen aikakauteen:

Nostomenetelmät

Ilmaa kevyempi – aerostaatit

Kuumaa ilmaa ilmapallot

Aerostaatit käyttävät kelluvuutta ilmassa kellumaan samalla tavalla kuin laivat kelluvat vedessä. Niille on tunnusomaista yksi tai useampi suuri kenno tai katos, jotka on täytetty suhteellisen pienitiheyksisellä kaasulla, kuten heliumilla , vedyllä tai kuumalla ilmalla , joka on vähemmän tiheää kuin ympäröivä ilma. Kun tämän paino lisätään lentokoneen rakenteen painoon, se muodostaa saman painon kuin aluksen syrjäyttämä ilma.

Pienet kuumailmapallot, joita kutsutaan taivaslyhdyiksi , keksittiin ensimmäisen kerran muinaisessa Kiinassa ennen 3. vuosisadalla eKr. ja niitä käytettiin ensisijaisesti kulttuurijuhlissa. Ne olivat vasta toinen lentokonetyyppi, joista ensimmäiset olivat leijat , jotka keksittiin ensimmäisen kerran vuonna muinaisessa Kiinassa yli kaksi tuhatta vuotta sitten. (Katso Han-dynastia )

Ilmalaiva USS Akron Manhattanin yllä 1930-luvulla

Ilmapallo oli alun perin mitään aerostat vaikka sana ilmalaivan käytettiin suuria, moottorilentäjien malleja - yleensä kiinteä-siipi. Vuonna 1919 Frederick Handley Pagen ilmoitettiin viittaavan "lentokoneisiin" ja pienemmät matkustajatyypit "lentohuviveneiksi". 1930-luvulla suuria mannertenvälisiä lentäviä veneitä kutsuttiin joskus myös "ilman laivoiksi" tai "lentäviksi laivoiksi". – vaikka yhtäkään ei ollut vielä rakennettu. Moottorikäyttöisten ilmapallojen, joita kutsutaan ohjattaviksi ilmapalloiksi, ja myöhemmin jäykkien runkojen, jotka mahdollistavat koon suuren kasvun, tulo alkoi muuttaa tapaa, jolla näitä sanoja käytettiin. Valmistettiin valtavia moottorikäyttöisiä aerostaatteja, joille on ominaista jäykkä ulkorunko ja kaasupusseja ympäröivä erillinen aerodynaaminen pinta. Zeppelinit olivat suurimmat ja tunnetuimmat. Ei vieläkään ollut kiinteäsiipisiä lentokoneita tai ei-jäykkiä ilmapalloja, jotka olisivat tarpeeksi suuria ilmalaivoiksi kutsuttavaksi, joten "ilmalaivasta" tuli synonyymi näille lentokoneille. Sitten useat onnettomuudet, kuten Hindenburgin katastrofi vuonna 1937, johtivat näiden ilmalaivojen tuhoutumiseen. Nykyään "ilmapallo" on moottoriton aerostaatti ja "ilmalaiva" on moottorilla varustettu.

Moottorikäyttöistä, ohjattavaa aerostaattia kutsutaan ohjattavaksi . Joskus tätä termiä käytetään vain ei-jäykille ilmapalloille, ja joskus ohjattavaa ilmapalloa pidetään ilmalaivan määritelmänä (joka voi sitten olla jäykkä tai ei-jäykkä). Ei-jäykille ohjauksille on ominaista kohtalaisen aerodynaaminen kaasupussi, jossa on stabiloivat siivekkeet takana. Nämä tulivat pian tunnetuksi blimpeinä . Toisen maailmansodan aikana tätä muotoa käytettiin laajalti kiinnitetyissä ilmapalloissa ; tuulisella säällä tämä sekä vähentää hihnaan kohdistuvaa rasitusta että vakauttaa ilmapalloa. Lempinimi blimp otettiin käyttöön muodon mukana. Nykyaikana mitä tahansa pientä ohjaavaa tai ilmalaivaa kutsutaan blimpiksi, vaikka blimpi voi olla sekä moottoriton että moottorilla varustettu.

Ilmaa raskaampaa – aerodyneja

Ilmaa raskaampien lentokoneiden, kuten lentokoneiden , on löydettävä jokin tapa työntää ilmaa tai kaasua alaspäin, jotta ilma-aluksen työntäminen ylöspäin tapahtuu (Newtonin liikelakien mukaan). Tämä dynaaminen liike ilman läpi on termin alkuperä. On kaksi tapaa tuottaa dynaamista työntövoimaa — aerodynaaminen nosto ja koneellinen nosto moottorin työntövoiman muodossa.

Aerodynaaminen nosto, jossa on siivet, on yleisin, ja kiinteäsiipiset lentokoneet pidetään ilmassa siipien eteenpäinliikkeellä ja roottorikoneet pyörivillä siipien muotoisilla roottoreilla, joita joskus kutsutaan pyöriviksi siiveksi. Siipi on tasainen, vaakasuora pinta, joka on yleensä muotoiltu poikkileikkaukseltaan kantosiipiksi . Lentääkseen ilman täytyy virrata siiven yli ja tuottaa nostovoimaa . Joustava siipi on siipi valmistettu kankaasta tai ohut levymäinen materiaali, usein venytetty jäykän kehyksen. Leija on kytkettynä maahan ja perustuu tuulen nopeus yli sen siivet, jotka voivat olla joustavia tai jäykkiä, kiinteitä, tai pyörivät.

Konekäyttöisellä nostolla lentokone ohjaa moottorin työntövoimaa pystysuoraan alaspäin. V/STOL- koneet, kuten Harrier Jump Jet ja Lockheed Martin F-35B, nousevat ja laskeutuvat pystysuoraan käyttämällä moottorinnostoa ja siirtyvät aerodynaamiseen nostoon tasaisessa lennossa.

Puhdasta rakettia ei yleensä pidetä aerodynina, koska se ei ole riippuvainen ilmasta nostossaan (ja voi jopa lentää avaruuteen); Kuitenkin monet aerodynaamiset nostoajoneuvot ovat olleet rakettimoottoreilla varustettuja tai niitä avustavia. Rakettikäyttöiset ohjukset, jotka saavuttavat aerodynaamisen nostovoiman erittäin suurella nopeudella ilmavirran vuoksi kehonsa yli, ovat marginaalinen tapaus.

Kiinteäsiipinen

Airbus A380 on maailman suurin matkustaja matkustajakoneen

Kiinteäsiipisen lentokoneen edelläkävijä on leija . Kiinteäsiipinen lentokone luottaa eteenpäin nopeuteensa ilmavirran luomiseksi siipien yli, kun taas leija on kiinnitetty maahan ja luottaa tuuleen, joka puhaltaa sen siipien yli nostaakseen. Leijat olivat ensimmäinen lentokonetyyppi, joka lensi, ja ne keksittiin Kiinassa noin 500 eaa. Leijoilla tehtiin paljon aerodynaamista tutkimusta ennen kuin testilentokoneita, tuulitunneleita ja tietokonemallinnusohjelmia tuli saataville.

Ensimmäiset ilmaa raskaammat alukset, jotka pystyivät hallitsemaan vapaata lentoa, olivat purjelentokoneita . George Cayleyn suunnittelema purjelentokone suoritti ensimmäisen todellisen miehitetyn, ohjatun lennon vuonna 1853.

Käytännön, moottorikäyttöisen kiinteäsiipisen lentokoneen ( lentokoneen tai lentokoneen) keksivät Wilbur ja Orville Wright . Lisäksi menetelmässä käyttövoima , kiinteän ilma-alukset ovat yleensä tunnettu niiden siiven kokoonpano . Tärkeimmät siiven ominaisuudet ovat:

  • Siipien lukumäärä - yksitaso , kaksitaso jne.
  • Siipituki — Tukeva tai uloke, jäykkä tai joustava.
  • Siipien tasomuoto – mukaan lukien kuvasuhde , pyyhkäisykulma ja mahdolliset vaihtelut jännevälillä (mukaan lukien tärkeä delta-siipien luokka ).
  • Vaakasuuntaisen stabilisaattorin sijainti, jos sellainen on.
  • Dihedraalinen kulma  - positiivinen, nolla tai negatiivinen (anhedral).

Vaihtelevan geometrian lentokone voi muuttaa siipikokoonpano lennon aikana.

Lentää siipi ei ole rungon, mutta se voi olla pieniä rakkuloita tai palkoja. Tämän vastakohta on nostorunko , jossa ei ole siipiä, vaikka siinä voi olla pienet vakautus- ja ohjauspinnat.

Wing-in-ground -ajoneuvoja ei yleensä pidetä lentokoneina. Ne "lentävät" tehokkaasti lähellä maan tai veden pintaa, kuten tavanomaiset lentokoneet nousun aikana. Esimerkki on venäläinen ekranoplan lempinimeltään " Kaspianmeren hirviö ". Man-aluksen käsite myös luottaa maavaikutuksessa pysymään ilmassa mahdollisimman vähän ohjaustehotiedon, mutta tämä on vain koska he ovat niin alitehoinen-itse, lentokoneen runko pystyy purjehtii korkeampi.

Lentokone pysäköity maahan Afganistanissa

Roottorialukset

Roottorialukset tai pyöriväsiipiset lentokoneet käyttävät pyörivää roottoria, jossa on kantosiipiosion siivet ( pyörivä siipi ) nostamaan. Tyyppejä ovat helikopterit , autogyrot ja erilaiset hybridit, kuten gyrodyynit ja yhdistelmäroottorialukset.

Helikoptereissa on roottori, jota pyöritetään moottorikäyttöisellä akselilla. Roottori työntää ilmaa alaspäin nostovoiman luomiseksi. Kallistamalla roottoria eteenpäin alaspäin suuntautuva virtaus kallistuu taaksepäin, mikä tuottaa työntövoiman eteenpäinlentoa varten. Joissakin helikoptereissa on useampi kuin yksi roottori ja joidenkin kärjessä kaasusuihkuilla pyöritetyt roottorit.

Autogyrosissa on moottorittomat roottorit, joissa on erillinen voimalaitos työntövoiman aikaansaamiseksi. Roottori on kallistettu taaksepäin. Kun autogyro liikkuu eteenpäin, ilma puhaltaa ylöspäin roottorin poikki, jolloin se pyörii. Tämä pyöriminen lisää ilmavirran nopeutta roottorin yli nostaakseen. Roottorileijat ovat moottorittomia autogyroja, joita hinataan nopeuden lisäämiseksi eteenpäin tai jotka on kytketty staattiseen ankkuriin kovassa tuulessa leijalentoa varten.

Cyclogyros pyörittää siipiään vaaka-akselin ympäri.

Yhdistetyissä roottorialuksissa on siivet, jotka tarjoavat osan tai kaiken noston eteenpäin lennossa. Nykyään ne luokitellaan moottorikäyttöisiksi nostotyypeiksi, ei roottorialuksiksi. Kallistuslentokoneiden (kuten Bell Boeing V-22 Osprey ), kallistussiipisten , tail- sitter- ja coleopterilentokoneiden roottorit/ potkurit ovat vaakasuorassa pystylentoa varten ja pystysuorassa eteenpäinlennolle.

Muut nostomenetelmät

X-24B nostorunko.
  • Nostovoimalaite on ilma-aluksen runko on muotoiltu tuottaa hissi. Jos siipiä on, ne ovat liian pieniä tarjoamaan merkittävää nostoa ja niitä käytetään vain vakautta ja hallintaa varten. Nostokappaleet eivät ole tehokkaita: ne kärsivät suuresta vastusta, ja niiden on myös kuljettava suurella nopeudella tuottaakseen tarpeeksi nostoa lentääkseen. Monet tutkimuksen prototyyppejä, kuten Martin Marietta X-24 , joka johti jopa Avaruussukkula , olivat nostovoimalaitteiden, vaikka avaruussukkula ei ole, ja jotkut nopeammat ohjuksia saada hissi ilmavirtauksen putkimaisen rungon.
  • Moottorikäyttöiset nostotyypit käyttävät moottoripohjaista nostoa pystysuoraan nousuun ja laskuun ( VTOL ). Useimmat tyypit siirtyvät kiinteäsiipiseen nostimeen vaakatasossa. Moottorikäyttöisten hissityyppien luokkiin kuuluvat muun muassa VTOL- suihkukoneet (kuten Harrier Jump Jet ) ja rototiltit , kuten Bell Boeing V-22 Osprey . Muutamat kokeelliset mallit perustuvat täysin moottorin työntövoimaan, jotta ne tarjoavat nostovoimaa koko lennon ajan, mukaan lukien henkilökohtaiset tuulettimen nostoalustat ja suihkureput. VTOL- tutkimussuunnitelmiin kuuluu Rolls-Royce Thrust Measuring Rig .
  • Flettner lentokone käyttää pyörivän sylinterin sijasta kiinteän siiven, saadaan hissillä Magnus vaikutus .
  • Ornithopter hankkii työntövoimasta räpyttely sen siivet.

Koko ja nopeus äärimmäisiä

Koko

Pienimmät lentokoneet ovat leluja/virkistystarvikkeita ja nanolentokoneita .

Suurin lentokone mitoiltaan ja tilavuudeltaan (vuodesta 2016) on 302 jalkaa (92 metriä) pitkä British Airlander 10 , hybridilentokone, jossa on helikopteri- ja kiinteäsiipiset ominaisuudet ja jonka kerrotaan pystyvän nousemaan jopa 140 km/h. h; 78 kn) ja lentokestävyys kaksi viikkoa, hyötykuorma jopa 22 050 lb (10 000 kg).

Vuodesta 2016 lähtien painoltaan suurin ja suurin tavallinen kiinteäsiipinen lentokone on Antonov An-225 Mriya . Tämä ukrainalaisten 1980-luvun kuusimoottorinen venäläinen kuljetuskone on 84 metriä pitkä ja siipien kärkiväli 88 metriä. Sillä on maailman hyötykuormanennätys kuljetettuaan 428 834 paunaa (194 516 kg) tavaroita, ja se on äskettäin lentänyt kaupallisesti 100 t (220 000 lb) kuormaa. Maksimikuormapainollaan 550–700 t (1 210 000–1 540 000 paunaa) se on myös raskain tähän mennessä rakennettu lentokone. Se voi kulkea nopeudella 500 mph (800 km/h; 430 kn).

Suurimmat sotilaskoneet ovat ukrainalainen Antonov An-124 Ruslan (maailman toiseksi suurin lentokone, jota käytetään myös siviilikuljetuksena) ja amerikkalainen Lockheed C-5 Galaxy -kuljetuskone, joka painaa, lastattu, yli 380 t (840 000 lb). 8-moottorinen, mäntä/potkuri Hughes H-4 Hercules "Spruce Goose" – amerikkalainen toisen maailmansodan puinen lentävä venekuljetus, jonka siipien kärkiväli (94m/260ft) on suurempi kuin millään nykyisellä lentokoneella ja jonka hännän korkeus vastaa korkeinta (Airbus) A380-800 24,1 metrin korkeudella) – lensi vain yhden lyhyen hypyn 1940-luvun lopulla eikä koskaan lentänyt maasta .

Suurin siviili- lentokoneet, lukuun ottamatta edellä mainittua An-225 ja An-124, ovat Airbus Maitovalas kuljetus johdannainen Airbus A300 jet matkustajakone, The Boeing Dreamlifter kuljetus johdannainen Boeing 747 jet matkustajakone / kuljetus (747 -200B oli luodessaan 1960-luvulla raskain koskaan rakennettu lentokone, jonka enimmäispaino oli yli 400 t (880 000 lb) ja kaksikerroksinen Airbus A380 "superjumbo" suihkukone (maailman suurin matkustaja) matkustajakone).

Nopeudet

Nopein tallennettu moottorikoneen lento ja nopein ilmaan hengittävän koneen lentokoneen lento oli NASA X-43 A Pegasus , scramjet- käyttöinen, yliääninen , nostorunkoinen kokeellinen tutkimuslentokone, 9,6 Machin nopeudella , täsmälleen 3 292,8 m/s. (11 854 km/h; 6 400,7 kn; 7 366 mph). X-43A asetti tämän uuden merkin ja rikkoi oman maailmanennätyksensä 6,3 Mach, täsmälleen 2 160,9 m/s (7 779 km/h; 4 200,5 kn; 4 834 mph) maaliskuussa 2004 kolmannella ja viimeisellä lennolla 16. marraskuuta 2004.

Ennen X-43A:ta nopein tallennettu moottorilentokone (ja edelleen ennätys nopeimmin miehitetylle, moottoroidulle lentokoneelle / nopeimmin miehitetylle ei-avaruusalukselle) oli Pohjois-Amerikan X-15A-2 , rakettikäyttöinen lentokone klo. Mach 6,72 eli 2 304,96 m/s (8 297,9 km/h; 4 480,48 kn; 5 156,0 mph), 3. lokakuuta 1967. Yhdellä lennolla se saavutti 354 300 jalan (108 000 m) korkeuden.

Nopeimmat tunnetut tuotantolentokoneet (muut kuin raketit ja ohjukset), jotka ovat tällä hetkellä tai aiemmin käytössä (vuodesta 2016):

  • Nopein kiinteäsiipinen lentokone ja nopein purjelentokone on Space Shuttle , raketti-purjelentokone hybridi, joka on palannut ilmakehään kiinteäsiipisenä purjelentokoneena yli 25 Machilla eli 8 575 m/s (30 870 km). /h; 16 668 kn; 19 180 mph).
  • Nopein koskaan rakennettu sotilaslentokone: Lockheed SR-71 Blackbird , yhdysvaltalainen kiinteäsiipinen tiedustelulentokone , jonka tiedetään lentävän 3,3 Machin yli, mikä vastaa 1 131,9 m/s (4 075 km/h; 2 200,2 kn; 2 532 mph). SR-71 teki 28. heinäkuuta 1976 nopeimman ja parhaiten lentävän lentokoneen ennätyksen absoluuttisella nopeusennätyksellä 2 193 mph (3 529 km/h; 1 906 kn; 980 m/s) ja absoluuttisella korkeudella 85 068 ft (25 929 m). Kun se jäi eläkkeelle tammikuussa 1990, se oli nopein ilmaa hengittävä lentokone / nopein suihkukone maailmassa, ennätys, joka on edelleen voimassa elokuussa 2016.
Huomautus: Jotkut lähteet viittaavat edellä mainittuun X-15:een "nopeimmaksi sotilaslentokoneeksi", koska se oli osittain Yhdysvaltain laivaston ja ilmavoimien projekti; X-15:tä ei kuitenkaan käytetty ei-kokeellisissa todellisissa sotilasoperaatioissa.
  • Nopeimmat nykyiset sotilaskoneet ovat Neuvostoliiton/venäläinen Mikojan-Gurevich MiG-25  , joka pystyy nostamaan 3,2 Machia, joka vastaa 1 097,6 m/s (3 951 km/h; 2 133,6 kn; 2 455 mph) moottorivaurioiden tai Mach-lentokoneiden kustannuksella. 2,83, mikä vastaa 970,69 m/s (3 494,5 km/h; 1 886,87 kn; 2 171,4 mph), normaalisti – ja venäläinen Mikoyan MiG-31 E (joka pystyy myös normaalisti 2,83 Machiin ). Molemmat ovat hävittäjä-sieppaussuihkukoneita, aktiivisessa toiminnassa vuodesta 2016 lähtien.
  • Nopein koskaan rakennettu siviililentokone ja nopein koskaan rakennettu matkustajalentokone: lyhyesti toiminut Tupolev Tu-144 yliäänilentokone (2,35 Machia, 1 600 mph, 2 587 km/h), jonka uskottiin kulkevan noin 2,2 Machilla. Tu-144 (virallisesti liikennöi 1968-1978 ja päättyi kahden pienen laivaston törmäyksen jälkeen) kesti sen kilpailijan Concorden (2,23 Mach), ranskalais-brittiläisen yliäänilentokoneen, jonka tiedettiin kulkevan 2,02 Machilla (1,450 mph). , 2 333 kmh matkalentokorkeudessa), joka toimi vuodesta 1976, kunnes pieni Concorde-laivasto suljettiin pysyvästi vuonna 2003 yhden törmäyksen jälkeen 2000-luvun alussa.
  • Nopein tällä hetkellä lentävä siviililentokone: Cessna Citation X , amerikkalainen liikesuihkukone, joka pystyy nostamaan 0,935 Machia tai 320,705 m/s (1 154,54 km/h; 623,401 kn; 717,40 mph). Sen kilpailija, amerikkalainen Gulfstream G650 -yrityssuihkukone, voi saavuttaa 0,925 Machin eli 317,275 m/s (1 142,19 km/h; 616,733 kn; 709,72 mph)
  • Nopein tällä hetkellä lentävä matkustajakone on Boeing 747 , jonka kerrotaan pystyvän yli 0,885 Machin 303 555 m/s (1 092,80 km/h; 590,064 kn; 679,03 mph). Aiemmin nopeimmat olivat ongelmallinen, lyhytikäinen venäläinen (Neuvostoliitto) Tupolev Tu-144 SST (2,35 Mach; 806,05 m/s (2 901,8 km/h; 1 566,84 kn; 1 803,1 mph)) ja ranskalainen/brittiläinen Concorde , jonka suurin nopeus on 2,23 Machia tai 686 m/s (2 470 km/h; 1 333 kn; 1 530 mph) ja normaali matkalentonopeus 2 Mach tai 320,705 m/s (1 154,54 km/h; 623,401 mph7n01). . Ennen heitä 1960-luvun suihkukone Convair 990 Coronado lensi yli 600 mph (970 km/h; 520 kn; 270 m/s).

Propulsio

Moottoriton lentokone

Purjelentokone ( Rolladen-Schneider LS4 )

Purjelentokonet ovat ilmaa raskaampia lentokoneita, jotka eivät käytä propulsiovoimaa ilmaan noustuaan. Lentoonlähtö voi tapahtua laukaisemalla eteenpäin ja alas korkealta paikalta tai vetämällä ilmaan hinausköydellä joko maassa sijaitsevalla vinssillä tai ajoneuvolla tai moottorikäyttöisellä "hinaavalla" lentokoneella. Jotta purjelentokone säilyttää eteenpäin suuntautuvan ilmanopeuden ja nostovoimansa, sen on laskeuduttava suhteessa ilmaan (mutta ei välttämättä suhteessa maahan). Monet purjelentokoneet voivat " kohottaa ", eli nousta korkeuteen nousuvirroista, kuten lämpövirroista. Ensimmäisen käytännöllisen, hallittavan esimerkin suunnitteli ja rakensi brittiläinen tiedemies ja edelläkävijä George Cayley , jonka monet pitävät ensimmäisenä ilmailuinsinöörinä. Yleisiä esimerkkejä purjelentokoneista ovat purjelentokoneet , riippuliitimet ja varjoliitot .

Ilmapallot ajelehtivat tuulen mukana, vaikka normaalisti lentäjä voi ohjata korkeutta joko lämmittämällä ilmaa tai vapauttamalla painolastia, mikä antaa jonkin verran ohjausta (koska tuulen suunta muuttuu korkeuden mukaan). Siivenmuotoinen hybridiilmapallo voi liukua suunnattuna noustessa tai laskeessa; mutta pallomaisessa ilmapallossa ei ole tällaista suuntaohjausta.

Leijat ovat lentokoneita, jotka on kiinnitetty maahan tai muuhun esineeseen (kiinteään tai liikkuvaan), joka ylläpitää jännitystä hihnassa tai leijalinjassa ; ne luottavat virtuaaliseen tai todelliseen tuuleen, joka puhaltaa niiden yli ja alta luoden nostoa ja vetoa. Kytoonit ovat ilmapallo- leijahybridejä, jotka on muotoiltu ja kiinnitetty leijajoukkojen taipumiseen, ja ne voivat olla ilmaa kevyempiä, neutraalisti kelluvia tai ilmaa raskaampia.

Moottorikäyttöinen lentokone

Moottorikäyttöisissä lentokoneissa on yksi tai useampi mekaaninen voimanlähde, tyypillisesti lentokoneen moottoreita, vaikka myös kumia ja työvoimaa on käytetty. Useimmat lentokoneiden moottorit ovat joko kevyitä mäntämoottoreita tai kaasuturbiineja . Moottorin polttoaine varastoidaan säiliöihin, yleensä siivet mutta suuremmat lentokoneet myös muita polttoainesäiliöt on rungon .

Potkurilentokone

Potkurilentokoneilla käyttö yhden tai useamman potkureita (Ruuvi ilmaa) luoda työntövoiman eteenpäin. Potkuri asennetaan yleensä voimanlähteen eteen traktorin kokoonpanossa, mutta se voidaan asentaa taakse työntöasennossa . Potkurin sijoittelun muunnelmia ovat vastakkain pyörivät potkurit ja kanavatuulettimet .

Potkureiden ajamiseen on käytetty monenlaisia ​​voimalaitoksia. Varhaiset ilmalaivat käyttivät miesvoimaa tai höyrykoneita . Käytännöllisempää polttomäntämoottoria käytettiin käytännöllisesti katsoen kaikissa kiinteäsiipisissä lentokoneissa aina toiseen maailmansotaan asti, ja sitä käytetään edelleen monissa pienemmissä lentokoneissa. Jotkut tyypit käyttävät turbiinimoottoreita potkuriturbiinin tai potkurituulettimen muodossa olevan potkurin ajamiseen . Ihmisvoimalla lentäminen on saavutettu, mutta siitä ei ole tullut käytännöllistä kulkuvälinettä. Miehittämättömät lentokoneet ja -mallit ovat myös käyttäneet voimanlähteitä, kuten sähkömoottoreita ja kuminauhaa.

Suihkukone

Suihkukoneissa käytetään ilmaa hengittäviä suihkumoottoreita , jotka ottavat sisäänsä ilmaa, polttavat polttoainetta sen kanssa polttokammiossa ja kiihdyttävät pakokaasua taaksepäin työntövoiman aikaansaamiseksi.

Eri suihkumoottorikonfiguraatiot sisältävät suihkuturbiinin ja tuulettimen , joskus lisättynä jälkipolttimella . Niitä, joissa ei ole pyörivää turbokoneistoa, ovat pulsejet ja ramjet . Nämä mekaanisesti yksinkertaiset moottorit eivät tuota työntövoimaa seisoessaan, joten lentokone on käynnistettävä lentonopeudelle käyttämällä katapulttia, kuten V-1 lentävää pommia , tai esimerkiksi rakettia. Muita moottorityyppejä ovat motorjet ja kaksitahti Pratt & Whitney J58 .

Potkurilla varustettuihin moottoreihin verrattuna suihkumoottorit voivat tarjota paljon suuremman työntövoiman, suuremmat nopeudet ja yli 40 000 jalan (12 000 m) suuremman hyötysuhteen. Ne ovat myös paljon polttoainetehokkaampia kuin raketit . Tämän seurauksena lähes kaikki suuret, nopeat tai korkean korkeuden lentokoneet käyttävät suihkumoottoreita.

Roottorialukset

Joissakin roottorialuksissa, kuten helikoptereissa , on moottorikäyttöinen pyörivä siipi tai roottori , jossa roottorilevyä voidaan kallistaa hieman eteenpäin niin, että osa sen nostosta suuntautuu eteenpäin. Roottoria voidaan potkurin tapaan käyttää useilla eri tavoilla, kuten mäntämoottorilla tai turbiinilla. Kokeissa on käytetty myös suihkusuuttimia roottorin siipien kärjissä .

Muut moottorikäyttöiset lentokoneet

  • Rakettikäyttöisiä lentokoneita on ajoittain kokeiltu, ja Messerschmitt Me 163 Komet -hävittäjä näki toimintaa jopa toisessa maailmansodassa. Siitä lähtien ne on rajoitettu tutkimuslentokoneisiin, kuten Pohjois-Amerikan X-15 , jotka ovat matkustaneet avaruuteen, jossa ilmaa hengittävät moottorit eivät voi toimia (raketit kuljettavat omaa hapetinta). Raketteja on useammin käytetty päävoimalaitoksen lisänä, tyypillisestiraskaasti kuormitettujen lentokoneiden rakettiavusteiseen lentoonlähtöön , mutta myös nopean kojelaudan tarjoamiseen joissakin hybridirakenteissa, kuten Saunders-Roe SR.53:ssa. .
  • Ornithopter hankkii työntövoimasta räpyttely sen siivet. Sille on löytynyt käytännöllistä käyttöä mallihaukkassa, jota käytetään saaliseläinten jäädyttämiseen hiljaisuuteen, jotta ne voidaan vangita, sekä lelulinnuissa.

Suunnittelu ja rakentaminen

Lentokoneet suunnitellaan monien tekijöiden, kuten asiakkaiden ja valmistajien kysynnän, turvallisuusprotokollien sekä fyysisten ja taloudellisten rajoitusten mukaan. Monen tyyppisten ilma-alusten suunnitteluprosessia säätelevät kansalliset lentokelpoisuusviranomaiset.

Lentokoneen keskeiset osat jaetaan yleensä kolmeen luokkaan:

  • Rakenne käsittää pääasiassa kantavien elementtien ja niihin liittyvien laitteiden.
  • Käyttövoimajärjestelmä (jos se on kytketty) käsittää teholähteen ja niihin liittyvät laitteet, kuten edellä on kuvattu.
  • Ilmailutekniikan käsittävät ohjaus, navigointi- ja viestintäjärjestelmät, jotka tavallisesti sähkö- luonnossa.

Rakenne

Lähestymistapa rakennesuunnitteluun vaihtelee suuresti eri lentokoneiden välillä. Jotkut, kuten varjoliittimet, sisältävät vain joustavia materiaaleja, jotka toimivat jännityksessä ja luottavat aerodynaamiseen paineeseen säilyttääkseen muotonsa. Ilmapallo samoin käytetään sisäisiä kaasun paine, mutta se voi olla jäykkä kori tai gondolin profiloidut alla se kuljettaa sen hyötykuorman. Varhaisissa lentokoneissa, mukaan lukien ilmalaivat , käytettiin usein joustavaa seostettua lentokonekankaasta päällystettä kohtuullisen sileän ilmakuoren saamiseksi jäykän rungon päälle. Myöhemmin lentokoneissa käytettiin semi- monocoque- tekniikkaa, jossa koneen iho on tarpeeksi jäykkä jakaakseen suuren osan lentokuormista. Todellisessa yksikokoisessa mallissa ei ole enää sisäistä rakennetta. Viime aikoina kestävyyden painottaminen on herättänyt huomiota, sillä sen hiilijalanjälki on huomattavasti pienempi ja hamppu on 10 kertaa vahvempi kuin teräs, joten hampusta voi tulla valmistuksen standardi tulevaisuudessa.

Lentokoneen keskeiset rakenneosat riippuvat sen tyypistä.

Aerostaatit

Ilmaa kevyemmille tyypeille on ominaista yksi tai useampi kaasupussi, joissa on tyypillisesti joustavista kaapeleista koostuva tukirakenne tai jäykkä runko, jota kutsutaan rungoksi. Tukirakenteeseen voidaan kiinnittää myös muita elementtejä, kuten moottoreita tai gondolia.

Aerodynes

Lentokoneen rungon kaavio varten AgustaWestland AW101 helikopteri

Ilmaa raskaammille tyypeille on ominaista yksi tai useampi siipi ja keskirunko . Rungossa on tyypillisesti myös perä tai emennage vakautta ja hallintaa varten sekä alavaunu nousua ja laskua varten. Moottorit voivat sijaita rungossa tai siivissä. On kiinteä ilma-alukset siivet on kiinnitetty jäykästi runkoon, kun taas on roottori siivet on kiinnitetty pyörivään pystysuora akseli. Pienemmissä malleissa käytetään joskus joustavia materiaaleja osassa tai koko rakenteessa, jotka pidetään paikallaan joko jäykällä kehyksellä tai ilmanpaineella. Rakenteen kiinteät osat muodostavat lentokoneen rungon .

Avioniikka

Avioniikka sisältää lentokoneen lennonohjausjärjestelmät ja niihin liittyvät laitteet, mukaan lukien ohjaamon instrumentointi, navigointi, tutka , valvonta- ja viestintäjärjestelmät .

Lennon ominaisuudet

Lentokuori

Ilma-aluksen lentoverhoilu viittaa sen hyväksyttyihin suunnitteluominaisuuksiin ilmanopeuden , kuormituskertoimen ja korkeuden suhteen. Termi voi viitata myös muihin ilma-aluksen suorituskyvyn arviointeihin, kuten ohjattavuus. Kun lentokonetta käytetään väärin, esimerkiksi sukeltamalla sitä liian suurella nopeudella, sen sanotaan lentävän verhon ulkopuolella , mikä on järjetöntä, koska se on viety valmistajan asettamien suunnittelurajojen ulkopuolelle. Kirjekuoren ylittämisellä voi olla tunnettu seuraus, kuten lepatus tai ei-palautettava pyöräytyminen (mahdolliset syyt rajalle).

Alue

Boeing 777-200LR on yksi pisimpään kantaman lentokoneet, jotka kykenevät lennon pituus on yli toisella puolella maailmaa.

Kantama on etäisyys, jonka lentokone voi lentää nousun ja laskun välillä , ja sen rajoittaa aika, jonka se voi pysyä ilmassa.

Moottorikoneille aikaraja määräytyy polttoainekuorman ja kulutuksen mukaan.

Moottorittomassa lentokoneessa enimmäislentoaikaa rajoittavat sellaiset tekijät kuin sääolosuhteet ja lentäjän kestävyys. Monet lentokonetyypit on rajoitettu päivänvaloon, kun taas ilmapalloja rajoittaa niiden nostokaasun syöttö. Kantama voidaan nähdä keskimääräisenä ajonopeudena kerrottuna maksimiajalla ilmassa.

Airbus A350-900ULR on nyt pisin kantama matkustajakone.

Lennon dynamiikka

Lentodynamiikka text.png:llä

Lentodynamiikka on tiedettä lentokoneen suunnasta ja ohjauksesta kolmessa ulottuvuudessa. Kolme kriittistä lento dynamiikka parametrit ovat kiertymiskulmien noin kolmen akselin , jotka kulkevat ajoneuvon painopiste , joka tunnetaan nimellä piki , rulla , ja suuntakulman .

  • Kierros on kiertoa pituusakselin ympäri (vastaa laivan keinumista tai kallistumista ), joka saa aikaan siipien kärkien ylös-alas liikkeen kaltevuuden tai kallistuksen mukaan mitattuna.
  • Pitch on sivuttaissuuntaisen vaaka-akselin ympäri tapahtuva kierto, joka antaa lentokoneen nokan ylös-alas liikkeen iskukulmalla mitattuna .
  • Yw on pyöriminen pystyakselin ympäri, mikä antaa nokan sivulta sivulle liikkeen, joka tunnetaan nimellä sideslip.

Lentodynamiikka koskee ilma-aluksen pyörimisen vakautta ja hallintaa näiden kunkin akselin ympäri.

Vakaus

Epävakaalla lentokoneella on taipumus poiketa suunnitellulta lentoradalta ja siksi sitä on vaikea lentää. Erittäin vakaa lentokone pysyy lentoradalla ja sitä on vaikea ohjata. Siksi on tärkeää, että kaikki mallit saavuttavat halutun vakauden. Digitaalisten tietokoneiden laajan käytön jälkeen on yhä yleisempää, että mallit ovat luonnostaan ​​epävakaita ja luottavat tietokoneistettuihin ohjausjärjestelmiin keinotekoisen vakauden aikaansaamiseksi.

Kiinteä siipi on tyypillisesti epävakaa kaltevuuden, kallistuksen ja kallistuksen suhteen. Perinteisten kiinteiden siipien kaltevuus- ja kallistusvakavuus vaativat vaaka- ja pystysuorat stabilaattorit , jotka toimivat samalla tavalla kuin nuolen höyhenet. Näiden stabilointipinnat tasapainotilan aerodynaamisten voimien ja vakauttaa lennon dynamiikka pihkan ja leuassa. Ne asennetaan yleensä pyrstöosaan ( empennage ), vaikka canard- asetelmassa päätakasiipi korvaa canard-etutason kaltevuuden vakauttajana. Tandem- siipiset ja pyrstötön lentokoneet luottavat samaan yleissääntöön vakauden saavuttamiseksi, peräpinnan ollessa vakauttava.

Pyörivä siipi on tyypillisesti epävakaa käännöksessä, mikä vaatii pystysuoran stabilisaattorin.

Ilmapallo on tyypillisesti erittäin vakaa nousussa ja rullassa johtuen tavasta, jolla hyötykuorma laskeutuu nostokeskuksen alle.

Ohjaus

Lennonohjauspinnat antavat ohjaajalle mahdollisuuden ohjata ilma-aluksen lentoasentoa, ja ne ovat yleensä osa siipeä tai asennettu tai kiinteästi siihen liittyvään stabilointipintaan. Niiden kehitys oli kriittinen edistysaskel lentokoneiden historiassa, joka oli siihen asti ollut hallitsematon lennon aikana.

Ilmailu- ja avaruusinsinöörit kehittävät ohjausjärjestelmiä ajoneuvon suuntaamiseksi (asenneeksi) sen massakeskipisteen suhteen . Ohjausjärjestelmät sisältävät toimilaitteita, jotka kohdistavat voimia eri suuntiin ja synnyttävät pyörimisvoimia tai -momentteja lentokoneen aerodynaamisen keskipisteen ympäri ja siten pyörittävät lentokonetta kaltevasti, kallistumalla tai käänteisesti. Esimerkiksi kallistusmomentti on pystysuuntainen voima, joka kohdistetaan etäisyydellä lentokoneen aerodynaamisesta keskipisteestä eteen tai taakse ja saa ilma-aluksen kallistumaan ylös tai alas. Ohjausjärjestelmiä käytetään joskus myös vastuksen lisäämiseen tai vähentämiseen, esimerkiksi lentokoneen hidastamiseksi turvalliseen laskeutumisnopeuteen.

Kaksi tärkeintä aerodynaamiset voimat tahansa ilma ovat hissin tukee se ilmassa ja vedä vastustaa sen liikettä. Ohjauspintoja tai muita tekniikoita voidaan myös käyttää vaikuttamaan suoraan näihin voimiin ilman, että ne aiheuttavat pyörimistä.

Lentokoneiden käytön vaikutukset

Lentokoneet mahdollistavat pitkän matkan, nopean matkustamisen ja voivat joissain olosuhteissa olla polttoainetehokkaampi kuljetusmuoto. Lentokoneilla on kuitenkin ympäristö- ja ilmastovaikutuksia polttoainetehokkuusnäkökohtien lisäksi. Ne ovat myös suhteellisen meluisia verrattuna muihin matkustusmuotoihin, ja korkealla merenpinnan yläpuolella olevat ilma-alukset luovat jälkiä , mikä kokeellisten todisteiden mukaan saattaa muuttaa sääolosuhteita .

Käyttö lentokoneisiin

Lentokoneita valmistetaan useita eri tyyppejä, jotka on optimoitu erilaisiin käyttötarkoituksiin; sotilaslentokone , joka sisältää taistelutyyppien lisäksi monia tukilentokoneita, ja siviililentokoneita , jotka sisältävät kaikki ei-sotilaalliset tyypit, kokeelliset ja mallit.

Sotilaallinen

Boeing B-17E lennossa

Sotilaslentokone on mikä tahansa lentokone, jota liikennöi minkä tahansa tyyppinen laillinen tai kapinallinen asepalvelu. Sotilaslentokone voi olla taistelulentokone tai ei-taistelulentokone:

  • Taistelukoneet ovat lentokoneita, jotka on suunniteltu tuhoamaan vihollisen laitteita käyttämällä omaa aseistusta. Taistelukoneet jaetaan laajalti hävittäjiin ja pommikoneisiin , joiden välissä on useita tyyppejä, kuten hävittäjäpommittaja- ja hyökkäyslentokoneita , mukaan lukien hyökkäyshelikopterit .
  • Ei-taistelulentokoneita ei ole suunniteltu taisteluun ensisijaisena tehtävänä, mutta ne voivat kantaa aseita itsepuolustukseen. Ei-taistelutehtäviin kuuluvat etsintä ja pelastus, tiedustelu, tarkkailu, kuljetus, koulutus ja lentotankkaus . Nämä lentokoneet ovat usein muunnelmia siviililentokoneista.

Suurin osa sotilaslentokoneista on ilmaa raskaampia tyyppejä. Myös muita tyyppejä, kuten purjelentokoneita ja ilmapalloja, on käytetty sotilaslentokoneina; esimerkiksi ilmapalloja käytettiin havainnointiin Yhdysvaltain sisällissodan ja ensimmäisen maailmansodan aikana , ja sotilaslentokoneita käytettiin toisen maailmansodan aikana joukkojen laskemiseen maihin.

Siviili

Siviililentokone on jaettu kaupallisiin ja yleisiin tyyppeihin, mutta päällekkäisyyksiä esiintyy.

Kaupallisiin lentokoneisiin kuuluu tyyppejä, jotka on suunniteltu reitti- ja tilauslentolentoihin ja jotka kuljettavat matkustajia, postia ja muuta rahtia . Suurempia matkustajia kuljettavia tyyppejä ovat matkustajakoneet, joista suurimmat ovat laajarunkokoneita . Jotkut pienemmistä tyypeistä ovat käytössä myös yleisilmailussa ja jotkut suuremmista tyypeistä VIP-lentokoneina .

Yleisilmailu on kaiken kattava, joka kattaa muitakin yksityisiä (jossa pilotti ei makseta aikaa tai kulut) ja kaupallisen käytön ja mukana laaja joukko konetyyppien kuten liikesuihkukoneilla (bizjets) , kouluttajat , homebuilt , liitimet , sotalintuja ja kuumailmapalloja muutamia mainitakseni. Suurin osa lentokoneista nykyään on yleisilmailutyyppejä.

Kokeellinen

Kokeellinen lentokone on sellainen, jota ei ole täysin todistettu lennon aikana tai jolla on erityinen lentokelpoisuustodistus , jota kutsutaan yhdysvaltalaisessa kielessä kokeelliseksi todistukseksi. Tämä tarkoittaa usein, että lentokone testaa uusia ilmailuteknologioita, vaikka termi viittaa myös amatööri- ja sarjavalmisteisiin lentokoneisiin, joista monet perustuvat todistettuihin suunnitelmiin.

Lentokonemalli, paino kuusi grammaa

Malli

Mallilentokone on pieni miehittämätön tyyppi, joka on tehty lentämään huvin vuoksi, staattiseen näyttöön, aerodynaamiseen tutkimukseen tai muihin tarkoituksiin. Pienoismalli on kopio joitakin suurempia suunnittelu.

Katso myös

Luettelot

Aiheet

Viitteet

  • Gunston, Bill (1987). Jane's Aerospace Dictionary 1987 . Lontoo, Englanti: Jane's Publishing Company Limited. ISBN 978-0-7106-0365-4.

Ulkoiset linkit

Historia

Tiedot