Lentokone - Airplane

Ensimmäinen lentokone, Wright Flyer, 17. joulukuuta 1903

Lentokone tai lentokone (epävirallisesti taso ) on kiinteä ilma-alukset , jotka on kulje eteenpäin työntövoima siitä suihkumoottorin , potkurin tai rakettimoottorin . Lentokoneita on useita eri kokoja, muotoja ja siipikokoonpanoja . Lentokoneiden laaja käyttöalue sisältää virkistyksen , tavaroiden ja ihmisten kuljetuksen , armeijan ja tutkimuksen. Maailmanlaajuinen kaupallinen lentoliikenne kuljettaa vuosittain yli neljä miljardia matkustajaa lentokoneilla ja kuljettaa yli 200 miljardiatonni - kilometriä rahtia vuodessa, mikä on alle 1 % maailman rahtiliikenteestä. Useimpia lentokoneita lentää koneessa oleva lentäjä, mutta osa on suunniteltu etä- tai tietokoneohjattavaksi , kuten droneja.

Wrightin veljekset keksi ja lensi ensimmäisen lentokoneen vuonna 1903, tunnustettu "ensimmäinen jatkuva ja ohjattu raskaampi ilma moottorilennosta". He rakensivat George Cayleyn teosten pohjalta, jotka ovat peräisin vuodelta 1799, kun hän esitteli nykyaikaisen lentokoneen konseptin (ja myöhemmin rakensi ja lensi malleja ja menestyneitä matkustajia kuljettavia purjelentokoneita ). Vuosina 1867-1896 saksalainen ihmisilmailun pioneeri Otto Lilienthal opiskeli myös ilmaa raskaampaa lentoa. Sen jälkeen, kun sitä käytettiin rajoitetusti ensimmäisessä maailmansodassa , lentokoneteknologia kehittyi edelleen. Lentokoneet olivat läsnä kaikissa toisen maailmansodan suurissa taisteluissa . Ensimmäinen suihkukone oli saksalainen Heinkel He 178 vuonna 1939. Ensimmäinen suihkukone , de Havilland Comet , esiteltiin vuonna 1952. Boeing 707 , ensimmäinen laajalti menestynyt kaupallinen suihkukone, oli kaupallisessa käytössä yli 50 vuotta, alkaen 1958 - ainakin 2013.

Etymologia ja käyttö

Ensimmäinen todistettu oikeiksi Englanti myöhään 19th century (ennen ensimmäistä jatkuvaa moottorilennosta), sana lentokone , kuten lentokone , juontuu Ranskan aéroplane , joka tulee kreikan ἀήρ ( AER ), "ilmaa" ja joko Latin planus , "taso" tai kreikkalainen πλάνος ( planos ), "vaeltava". " Aeroplane " tarkoitti alun perin vain siipeä, koska se on lentokone, joka liikkuu ilmassa. Esimerkissä synecdoche siiven sana tuli viittaamaan koko lentokoneeseen.

Yhdysvalloissa ja Kanadassa termiä "lentokone" käytetään moottorikäyttöisistä kiinteäsiipisistä lentokoneista. Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja useimmat kansainyhteisön termi "lentokone" ( / ɛər ə p l n / ) sovelletaan yleensä näistä koneista.

Historia

Le Bris ja hänen purjelentokone , Albatros II, kuvannut Nadar , 1868
Otto Lilienthal lennon puolivälissä, n. 1895

Esihistoria

Monet tarinat antiikista liittyy lento, kuten kreikkalainen legenda sekä Icarus ja Daedalus sekä Vimana antiikin Intian eepokset . Noin 400 eKr Kreikassa , Arkhytas luettiin on suunniteltu ja rakennettu ensimmäinen keinotekoinen itseliikkuvat lentävän laitteen, lintu-muotoinen malli käyttövoimana jet mitä oli todennäköisesti höyryksi, sanotaan lentänyt noin 200 metriä (660 ft) . Tämä kone on saatettu jäädyttää sen lennon ajaksi.

Jotkut varhaisimmista kirjatuista yrityksistä purjelentokoneilla olivat 9. vuosisadan andalusialaisen ja arabiankielisen runoilijan Abbas ibn Firnasin ja 1000-luvun englantilaisen munkin Eilmer of Malmesbury tekemät yritykset . molemmat kokeet loukkaantuivat heidän lentäjänsä. Leonardo da Vinci tutki lintujen siipien suunnittelua ja suunnitteli ihmisvoimalla toimivan lentokoneen Codex on the Flight of Birds (1502) -kirjassaan. Hän huomautti ensimmäistä kertaa eron lentävien lintujen massakeskuksen ja painekeskuksen välillä.

Vuonna 1799 George Cayley esitti ajatuksen nykyaikaisesta lentokoneesta kiinteäsiipiseksi lentäväksi koneeksi erillisillä nosto-, propulsio- ja ohjausjärjestelmillä. Cayley rakensi ja lensi kiinteäsiipisten lentokoneiden malleja jo vuonna 1803, ja hän rakensi onnistuneen matkustajia kuljettavan purjelentokoneen vuonna 1853. Vuonna 1856 ranskalainen Jean-Marie Le Bris teki ensimmäisen koneellisen lennon hankkimalla purjelentokoneensa "L" Albatros artificiel" hevosen vetämä rannalla. Sitten venäläinen Alexander F. Mozhaisky teki myös joitain innovatiivisia malleja. Vuonna 1883 amerikkalainen John J. Montgomery teki ohjatun lennon purjelentokoneella. Muita samanlaisia ​​lentoja tuolloin tehneet lentäjät olivat Otto Lilienthal , Percy Pilcher ja Octave Chanute .

Sir Hiram Maxim rakensi aluksen, joka painoi 3,5 tonnia ja jonka siipien kärkiväli oli 110 jalkaa (34 metriä), ja sen voimanlähteenä oli kaksi 360 hevosvoiman (270 kW) höyrykonetta, jotka käyttivät kahta potkuria. Vuonna 1894 hänen koneensa testattiin yläkiskoilla sen nousemisen estämiseksi. Testi osoitti, että siinä oli tarpeeksi nostovoimaa noustakseen. Alus oli hallitsematon, minkä Maxim oletetaan ymmärtäneen, koska hän myöhemmin hylkäsi sen.

1890-luvulla Lawrence Hargrave tutki siipirakenteita ja kehitti laatikkoleijan, joka nosti miehen painoa. Hänen laatikkoleijamallinsa otettiin laajalti käyttöön. Vaikka hän kehitti myös eräänlaisen pyörivän lentokoneen moottorin, hän ei luonut ja lentänyt moottorikäyttöistä kiinteäsiipistä lentokonetta.

Vuosina 1867-1896 saksalainen ihmisilmailun edelläkävijä Otto Lilienthal kehitti ilmaa raskaamman lennon. Hän oli ensimmäinen henkilö, joka teki hyvin dokumentoituja, toistuvia ja onnistuneita liitolentoja.

Varhaiset sähköiset lennot

Patenttipiirustukset Clement Aderin Éolesta .

Ranskalainen Clement Ader rakensi ensimmäisen kolmesta lentävästä koneesta vuonna 1886, Éolen . Se oli lepakkomainen rakenne, jota pyöritti hänen oma keksintönsä kevyt höyrykone , jossa neljä sylinteriä kehitti 20 hevosvoimaa (15  kW ) nelisiipisellä potkurilla . Moottori painoi enintään 4 kiloa kilowattia kohden (6,6 lb/hv). Siipien kärkiväli oli 14 metriä (46 jalkaa). Kokonaispaino oli 300 kiloa (660 lb). 9. lokakuuta 1890 Ader yritti lentää Éolella . Ilmailuhistorioitsijat antavat tunnustusta tälle ponnistukselle moottoroidun lentoonlähdön ja noin 50 metrin (160 jalan) hallitsemattomana hyppynä noin 200 mm:n (7,9 tuuman) korkeudessa. Aderin kahden myöhemmän koneen ei dokumentoitu lentävän.

Fédération Aéronautique Internationale (FAI), ilmailualan standardeja asettava ja kirjaavaa elin, tunnusti amerikkalaisten Wright-veljesten vuonna 1903 tekemät lennot "ensimmäiseksi jatkuvaksi ja kontrolloiduksi ilmaa raskaammaksi koneelliseksi lennoksi". Vuoteen 1905 mennessä Wright Flyer III kykeni täysin hallittavaan ja vakaaseen lentoon pitkiä aikoja. Wrightin veljekset pitivät Otto Lilienthalia suurena inspiraationa päätöksessään jatkaa miehitettyä lentoa.

Santos-Dumont 14-bis , vuosina 1906-1907

Brasilialainen Alberto Santos-Dumont teki vuonna 1906 ensimmäisen lentokoneen ilman katapulttia ja teki ensimmäisen Aéro-Club de Francen tunnustaman maailmanennätyksen lentämällä 220 metriä (720 jalkaa) alle 22 sekunnissa. Tämä lento oli myös FAI:n sertifioima.

Varhainen lentokonemalli, joka yhdisti nykyaikaisen yksitasoisen traktorin kokoonpanon, oli Blériot VIII -malli vuodelta 1908. Siinä oli liikkuvat pyrstöpinnat, jotka säätelivät sekä kallistusta että kaltevuutta, joko siipien vääntymisen tai siivekkeiden avulla toimitettua kallistuksen ohjausta, jota ohjasi ohjaaja. joystick ja peräsin baari. Se oli tärkeä edeltäjä hänen myöhemmän Blériot XI Channel -lentokoneen kesällä 1909.

Ensimmäinen maailmansota toimi testausalustana lentokoneen käytölle aseena. Lentokoneet osoittivat potentiaalinsa liikkuvina havaintoalustoina ja osoittautuivat sitten sotakoneiksi, jotka pystyivät aiheuttamaan uhreja viholliselle. Varhaisin tunnettu ilmavoitto synkronoidulla konekivääriaseellisella hävittäjälentokoneella saavutti vuonna 1915 saksalaisen Luftstreitkräfte Leutnant Kurt Wintgensin . Taistelijaässät ilmestyivät; suurin (ilmataisteluvoittojen lukumäärän mukaan) oli Manfred von Richthofen .

Ensimmäisen maailmansodan jälkeen lentokonetekniikan kehitys jatkui. Alcock ja Brown ylittivät Atlantin ilman välilaskua ensimmäisen kerran vuonna 1919. Ensimmäiset kansainväliset kaupalliset lennot suoritettiin Yhdysvaltojen ja Kanadan välillä vuonna 1919.

Lentokoneet olivat läsnä kaikissa toisen maailmansodan suurissa taisteluissa . Ne olivat olennainen osa aikakauden sotilaallisia strategioita, kuten Saksan Blitzkrieg , The Battle of Britain ja Tyynenmeren sodan amerikkalaiset ja japanilaiset lentotukialukset .

Suihkukoneiden kehitys

Ensimmäinen käytännöllinen suihkukone oli saksalainen Heinkel He 178 , jota testattiin vuonna 1939. Vuonna 1943 Messerschmitt Me 262 , ensimmäinen toimiva suihkuhävittäjä, otettiin käyttöön Saksan Luftwaffessa . Lokakuussa 1947 Bell X-1 oli ensimmäinen lentokone, joka ylitti äänen nopeuden.

Ensimmäinen suihkukone , de Havilland Comet , esiteltiin vuonna 1952. Boeing 707 , ensimmäinen laajalti menestynyt kaupallinen suihkukone, oli kaupallisessa käytössä yli 50 vuotta, vuosina 1958–2010. Boeing 747 oli maailman suurin matkustajalentokone. vuodesta 1970, kunnes Airbus A380 ohitti sen vuonna 2005.

Propulsio

Potkuri

Ilma potkuri , tai potkurilla , muuntaa pyörimisliikkeen peräisin moottorin tai muuta virtalähdettä, pyörteisen potkurivirran, joka työntää potkurin eteen- tai taaksepäin. Se käsittää pyörivän moottorikäyttöisen napa, johon on kiinnitetty useita säteen kantopinnan -osio terät siten, että koko kokoonpano pyörii pituusakselinsa ympäri. Kolme potkurien voimanlähteenä käytettyä lentokonetyyppiä ovat mäntämoottorit (tai mäntämoottorit), kaasuturbiinimoottorit ja sähkömoottorit . Potkurin synnyttämän työntövoiman määrää sen levypinta-ala – alue, jolla siivet pyörivät. Jos pinta-ala on liian pieni, tehokkuus on huono, ja jos alue on suuri, potkurin on pyörittävä erittäin alhaisella nopeudella, jotta vältytään yliääninopeudelta ja suurelta melulta, eikä paljon työntövoimaa. Tämän rajoituksen vuoksi potkurit ovat suositeltavia lentokoneissa, jotka kulkevat alle 0,6 Machin nopeudella , kun taas suihkukoneet ovat parempi valinta tämän nopeuden yläpuolella.

Mäntämoottori

Mäntämoottorit lentokoneiden on kolme keskeistä variantteja, radial , in-line ja tasainen tai vaakasuoraan vastustaa moottori . Radiaalimoottori on polttomoottori, jossa sylinterit "säteilevät" ulospäin keskimmäisestä kampikammiosta kuten pyörän pinnat ja jota käytettiin yleisesti lentokonemoottoreissa ennen kuin kaasuturbiinimoottorit tulivat vallitsevaksi. Rivimoottori on mäntämoottori, jossa on sylinteriryhmät, jotka sijaitsevat toistensa takana mieluummin kuin sylinteririvejä, ja jokaisessa parissa on mikä tahansa määrä sylinterejä, mutta harvoin enemmän kuin kuusi, ja se voi olla vesijäähdytteinen. Litteä moottori on polttomoottori, jonka sylinterit ovat vaakatasossa.

Kaasuturbiini

Potkuriturbiinimoottori koostuu imusta, kompressorista, polttokammiosta, turbiinista ja työntösuuttimesta, jotka tuottavat tehoa akselilta alennusvaihteen kautta potkuriin. Työntösuutin antaa suhteellisen pienen osan potkuriturbiinin tuottamasta työntövoimasta.

Sähkömoottori

Solar Impulse 1 , aurinkovoimalla toimiva sähkömoottorilla varustettu lentokone.

Sähkö lentokone kulkee sähkömoottorit pikemmin kuin polttomoottorit , joissa sähkön peräisin polttokennot , aurinkokennot , ultracapacitors , valta säteilevä tai paristoja . Tällä hetkellä lentävät sähkökoneet ovat enimmäkseen kokeellisia prototyyppejä, mukaan lukien miehitetyt ja miehittämättömät ilma-alukset , mutta markkinoilla on jo tuotantomalleja.

Jet

Concorde yliäänikone kuljetuskone

Suihkukoneita ajavat suihkumoottorit , joita käytetään, koska potkureiden aerodynaamiset rajoitukset eivät koske suihkumoottoria. Nämä moottorit ovat paljon tehokkaampia kuin mäntämoottori tietyssä koossa tai painossa, ja ne ovat suhteellisen hiljaisia ​​ja toimivat hyvin korkeammissa korkeuksissa. Suihkumoottorin muunnelmia ovat ramjet ja scramjet , jotka perustuvat suureen ilmanopeuteen ja imugeometriaan palamisilman puristamiseksi ennen polttoaineen lisäämistä ja sytytystä. Rakettimoottorit tarjoavat työntövoimaa polttamalla polttoainetta hapettimella ja poistamalla kaasua suuttimen kautta.

Turbofaani

Useimmat nykyaikaiset suihkukoneet käyttävät turbofan- suihkumoottoreita, jotka tasapainottavat potkurin edut säilyttäen samalla suihkun pakokaasunopeuden ja tehon. Tämä on pohjimmiltaan suihkumoottoriin kiinnitetty kanavapotkuri, aivan kuten potkuriturbiini, mutta halkaisijaltaan pienempi. Lentokoneeseen asennettuna se on tehokas niin kauan kuin se pysyy äänen (tai aliääninopeuden) alapuolella . Suihkuhävittäjät ja muut yliäänilentokoneet, jotka eivät vietä paljon aikaa supersonicissa, käyttävät usein myös turbopuhaltimia, mutta toimiakseen tarvitaan ilmanottokanava, joka hidastaa ilmaa niin, että kun se saapuu turbotuulettimen etuosaan, se on aliääninopeutta. . Kun se kulkee moottorin läpi, se kiihtyy sitten takaisin yliäänenopeuksille. Tehon lisäämiseksi polttoainetta kaadetaan pakokaasuvirtaan, jossa se syttyy. Tätä kutsutaan jälkipolttimeksi ja sitä on käytetty sekä puhtaissa suihkukoneissa että suihkuturbiinikoneissa, vaikka sitä käytetään tavallisesti taistelulentokoneissa kulutetun polttoaineen määrän vuoksi, ja silloinkin sitä voidaan käyttää vain lyhyitä aikoja. Yliäänilentokoneita (esim. Concorde ) ei enää käytetä pitkälti siksi, että yliääninopeudella lentäminen luo äänibuumin , mikä on kielletty useimmilla tiheästi asutuilla alueilla, ja koska yliäänilento vaatii paljon korkeampaa polttoaineen kulutusta.

Suihkukoneet olevan korkea ajonopeuksilla (700-900 km / h tai 430-560 mph) ja korkeat nopeudet nousu- ja lasku (150-250 km / h tai 93-155 mph). Lentoonlähdön ja laskeutumisen vaatiman nopeuden vuoksi suihkukoneet käyttävät läppiä ja etureunalaitteita ohjaamaan nostoa ja nopeutta. Monet suihkukoneet käyttävät myös työntövoiman suunnanvaihtolaitteita hidastaakseen lentokonetta laskeutuessaan.

Ramjet

Taiteilijan konsepti X-43A, jonka alapuolelle on kiinnitetty scramjet

Ramjet on suihkumoottori, joka ei sisällä suuria liikkuvia osia ja voi olla erityisen hyödyllinen sovelluksissa, joissa tarvitaan pieni ja yksinkertainen moottori nopeaan käyttöön, kuten ohjuksiin. Ramjetit vaativat liikettä eteenpäin ennen kuin ne voivat tuottaa työntövoimaa, ja siksi niitä käytetään usein yhdessä muiden propulsiomuotojen kanssa tai ulkoisten keinojen kanssa riittävän nopeuden saavuttamiseksi. Lockheed D-21 oli Mach 3+ Patoputki moottorikäyttöiset tiedustelu drone joka laukaistiin vanhemman lentokoneen . Ramjet käyttää ajoneuvon liikettä eteenpäin pakottamaan ilman moottorin läpi turvautumatta turbiineihin tai siiviin. Polttoaine lisätään ja sytytetään, mikä lämmittää ja laajentaa ilmaa työntövoiman aikaansaamiseksi.

Scramjet

Scramjet on supersonic ramjet, ja lukuun ottamatta eroja sisäisen yliääniilmavirran käsittelyssä, se toimii kuten perinteinen ramjet. Tämäntyyppinen moottori vaatii erittäin suuren alkunopeuden toimiakseen. NASA X-43 , kokeellinen miehittämätön scramjet, asettaa nopeusennätyksen vuonna 2004 jet-moottorilentäjien nopeudella Mach 9,7, lähes 12100 km tunnissa (7500 mph).

Raketti

Bell X-1 lennossa, 1947

Toisessa maailmansodassa saksalaiset käyttivät Me 163 Komet -rakettikäyttöistä lentokonetta . Ensimmäinen kone, joka rikkoi äänivallin vaakalennolla, oli rakettikone – Bell X-1 . Myöhempi Pohjois-Amerikan X-15 rikkoi monia nopeus- ja korkeusennätyksiä ja loi suuren osan pohjatyöstä myöhemmälle lentokoneiden ja avaruusalusten suunnittelulle. Rakettikoneet eivät ole yleisessä käytössä nykyään, vaikka rakettiavusteisia lentoonlähtöjä käytetään joissakin sotilaslentokoneissa. Viimeaikaisia ​​rakettilentokoneita ovat SpaceShipTwo ja Rocket Racing Leaguelle kehitetyt lentokoneet .

On olemassa monia rakettikäyttöisiä lentokoneita/avaruusaluksia, avaruuslentokoneita , jotka on suunniteltu lentämään Maan ilmakehän ulkopuolella.

Suunnittelu ja valmistus

SR-71 Lockheed Skunk Worksissa
Kokoonpanolinjalla SR-71 Blackbird klo Skunk Works , Lockheed Martinin n Advanced kehitysohjelmat (ADP).

Suurin osa lentokoneista on yritysten valmistamia, joiden tavoitteena on tuottaa niitä asiakkaille. Suunnittelu- ja suunnitteluprosessi, mukaan lukien turvallisuustestit, voi kestää jopa neljä vuotta pienillä potkuriturbiinilla tai pidempään suuremmilla koneilla.

Tämän prosessin aikana määritellään lentokoneen tavoitteet ja suunnitteluspesifikaatiot. Ensin rakennusyritys käyttää piirustuksia ja yhtälöitä, simulaatioita, tuulitunnelitestejä ja kokemusta ennustaakseen lentokoneen käyttäytymistä. Yritykset käyttävät tietokoneita lentokoneen piirtämiseen, suunnitteluun ja alustavien simulaatioiden tekemiseen. Pieniä malleja ja malleja koneen kaikista tai tietyistä osista testataan sitten tuulitunneleissa sen aerodynamiikan varmistamiseksi.

Kun suunnittelu on läpäissyt nämä prosessit, yritys rakentaa rajoitetun määrän prototyyppejä testattavaksi kentällä. Ilmailualan hallintoviraston edustajat tekevät usein ensimmäisen lennon. Lentokokeet jatkuvat, kunnes lentokone on täyttänyt kaikki vaatimukset. Sitten maan johtava julkinen ilmailuvirasto valtuuttaa yrityksen aloittamaan tuotannon.

Yhdysvalloissa tämä virasto on Federal Aviation Administration (FAA) ja Euroopan unionissa Euroopan lentoturvallisuusvirasto (EASA). Kanadassa lentokoneiden massatuotannosta vastaava ja valtuutettu julkinen virasto on Transport Canada .

Kun osa tai komponentti on liitettävä yhteen hitsaamalla käytännössä mitä tahansa ilmailu- tai puolustussovellusta varten, sen on täytettävä tiukimmat ja erityiset turvallisuusmääräykset ja -standardit. Nadcap eli National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program asettaa maailmanlaajuiset vaatimukset laadulle, laadunhallinnalle ja laadunvarmistukselle ilmailu- ja avaruustekniikan alalla.

Kansainvälisessä myynnissä tarvitaan myös lupa sen maan julkiselta ilmailu- tai kuljetusvirastolta, jossa ilma-alusta aiotaan käyttää. Esimerkiksi eurooppalaisen Airbusin valmistamien lentokoneiden on oltava FAA:n sertifioimia voidakseen lentää Yhdysvalloissa, ja yhdysvaltalaisen Boeingin valmistamien lentokoneiden on saatava EASA:n hyväksyntä, jotta ne lentävät Euroopan unionissa.

Säännökset ovat johtaneet lentokoneiden moottoreiden aiheuttaman melun vähenemiseen vastauksena lisääntyneeseen melusaasteeseen, joka johtuu lentoliikenteen kasvusta kaupunkialueilla lentokenttien lähellä.

Pienet lentokoneet voivat suunnitella ja rakentaa amatöörien toimesta kotirakentavina. Muut kotitekoiset lentokoneet voidaan koota käyttämällä valmiiksi valmistettuja osasarjoja, jotka voidaan koota perustasoksi ja jotka rakentajan on sitten täydennettävä.

Harvat yritykset valmistavat lentokoneita suuressa mittakaavassa. Lentokoneen valmistus yhdelle yritykselle on kuitenkin prosessi, jossa on mukana kymmeniä tai jopa satoja muita yrityksiä ja tehtaita, jotka valmistavat koneeseen meneviä osia. Esimerkiksi yksi yritys voi vastata laskutelineiden valmistuksesta, kun taas toinen yritys vastaa tutkasta. Tällaisten osien tuotanto ei rajoitu samaan kaupunkiin tai maahan; suurten lentokonevalmistajien tapauksessa tällaisia ​​osia voi tulla kaikkialta maailmasta.

Osat lähetetään lentokoneyhtiön päätehtaalle, jossa tuotantolinja sijaitsee. Suurten lentokoneiden tapauksessa voi olla tuotantolinjoja, jotka on tarkoitettu koneen tiettyjen osien, erityisesti siipien ja rungon, kokoamiseen.

Kun kone on valmis, se tarkastetaan tarkasti puutteiden ja vikojen etsimiseksi. Tarkastajien hyväksynnän jälkeen koneelle suoritetaan sarja lentotestejä sen varmistamiseksi, että kaikki järjestelmät toimivat oikein ja kone toimii oikein. Näiden testien läpäisemisen jälkeen kone on valmis vastaanottamaan "viimeiset korjaukset" (sisäinen konfigurointi, maalaus jne.) ja on sitten valmis asiakasta varten.

Ominaisuudet

IAI Heron - miehittämätön , jossa on kahden puomin kokoonpano

Lentokoneen runko

Kiinteäsiipisen lentokoneen rakenneosia kutsutaan lentokoneen rungoksi. Mukana olevat osat voivat vaihdella lentokoneen tyypin ja käyttötarkoituksen mukaan. Varhaiset tyypit tehtiin yleensä puusta, ja niissä oli kangaspintainen siipipinta. Kun moottorit tulivat moottorilennolle noin sata vuotta sitten, niiden kiinnikkeet tehtiin metallista. Sitten nopeuden kasvaessa yhä useammista osista tuli metallia, kunnes toisen maailmansodan lopussa täysin metalliset lentokoneet olivat yleisiä. Nykyaikana komposiittimateriaalien käyttö on lisääntynyt.

Tyypillisiä rakenneosia ovat mm.

  • Yksi tai useampi suuri vaakasuora siipi , joiden poikkileikkaus on usein kantosiiven muotoinen. Siipi ohjaa ilmaa alaspäin, kun lentokone liikkuu eteenpäin ja tuottaa nostovoimaa tukemaan sitä lennon aikana. Siipi tarjoaa myös vakautta rullattaessa, jotta lentokonetta ei rullaa vasemmalle tai oikealle tasaisen lennon aikana.
An-225 Mriya , joka voi kuljettaa 250 tonnin hyötykuorma, on kaksi pystysuoraa stabilointiaineita.
  • Runko , pitkä, ohut runko, yleensä kartiomainen tai pyöristetyt päät tehdä sen muotoon aerodynaamisesti sileä. Runko liittyy muihin lentokoneen rungon osiin ja sisältää yleensä tärkeitä asioita, kuten ohjaajan, hyötykuorman ja lentojärjestelmät.
  • Pystyvakaaja tai evä on pystysuora siiven kaltaisen pinta, joka on asennettu tason takapuolella ja tyypillisesti ulkonevat sen yläpuolella. Fin stabiloituu koneen leuassa (käänny vasemmalle tai oikealle) ja kiinnikkeet peräsin , joka ohjaa sen pyörimään pitkin, että akselilla.
  • Korkeusvakain tai tailplane , yleensä asennettu hännän lähellä pystyvakaaja. Vaakasuoraa vakainta käytetään tasaamaan koneen kaltevuus (kallistus ylös tai alas) ja se kiinnittää hissit , jotka mahdollistavat nousun hallinnan.
  • Laskuteline , joukko pyöriä, liukuja tai kellukkeita, jotka tukevat konetta sen ollessa pinnalla. Vesilentokoneissa rungon pohja tai kellukkeet (ponttonit) tukevat sitä vedessä. Joissakin lentokoneissa laskuteline vetäytyy sisään lennon aikana vastuksen vähentämiseksi.

Siivet

Kiinteäsiipisen lentokoneen siivet ovat staattisia tasoja, jotka ulottuvat lentokoneen kummallekin puolelle. Kun lentokone kulkee eteenpäin, ilma virtaa siipien yli, jotka on muotoiltu nostamaan. Tätä muotoa kutsutaan kantosiipiksi ja se on linnun siiven muotoinen.

Siipirakenne

Lentokoneissa on joustavat siipipinnat, jotka on venytetty rungon poikki ja tehty jäykiksi ilmavirran kohdistamien nostovoimien vaikutuksesta. Suuremmissa lentokoneissa on jäykät siipipinnat, jotka antavat lisävoimaa.

Olivatpa ne joustavia tai jäykkiä, useimmissa siiveissä on vahva runko, joka antaa niille muodon ja siirtää nostovoiman siiven pinnasta muuhun lentokoneeseen. Tärkeimmät rakenteelliset elementit ovat yksi tai useampi tyvestä kärkeen kulkeva säle ja monet etureunasta (etu) takareunaan (taka) kulkevat rivat.

Varhaisissa lentokonemoottoreissa oli vähän tehoa, ja keveys oli erittäin tärkeää. Myös varhaiset kantosiipiosat olivat hyvin ohuita, eikä niihin voinut olla asennettuna vahvaa runkoa. Niinpä 1930-luvulle asti useimmat siivet olivat liian kevyitä ollakseen tarpeeksi lujia, ja niihin lisättiin ulkoiset tukituet ja vaijerit. Kun käytettävissä oleva moottoriteho kasvoi 1920- ja 1930-luvuilla, siivet voitiin tehdä tarpeeksi raskaita ja vahvoja, jotta jäykistämistä ei enää tarvittu. Tämän tyyppistä jäykistämätöntä siipiä kutsutaan ulokesiiveksi.

Siiven kokoonpano

Vangittu Morane-Saulnier L -langallinen aurinkovarjo yksitaso

Siipien lukumäärä ja muoto vaihtelee suuresti eri tyypeillä. Tietty siipien taso voi olla täysjänteinen tai jaettu keskirungolla vasemman (vasemman) ja oikean (oikean) siipiin. Toisinaan on käytetty jopa enemmän siipiä, ja kolmisiipinen triplane on saavuttanut jonkin verran mainetta ensimmäisen maailmansodan aikana. Neljän siivekäs quadruplane ja muut monitasoyksikköä mallit on ollut vain vähän menestystä.

Yksitaso on yksi siipi tasossa, joka on kaksitasollaan on kaksi pinotaan päällekkäin, eli tandem siipi on kaksi, jotka on sijoitettu peräkkäin. Kun käytettävissä oleva moottoriteho kasvoi 1920- ja 30-luvuilla ja jäykistämistä ei enää tarvittu, jäykistämättömästä tai ulokkeesta tuli yleisin moottoroidun tyypin muoto.

Siipien tasomuoto on ylhäältä katsottuna muoto. Jotta siipi olisi aerodynaamisesti tehokas, sen tulee olla suora ja pitkä puolelta toiselle, mutta sen jänne on lyhyt (korkea kuvasuhde ). Mutta ollakseen rakenteellisesti tehokas ja siten kevyt, siiven jännevälin on oltava lyhyt, mutta silti tarpeeksi tilaa nostaakseen (matala kuvasuhde).

Transonisilla nopeuksilla (lähellä äänen nopeutta ) se auttaa pyyhkäisemään siipeä taaksepäin tai eteenpäin vähentääkseen yliääneniskuaaltojen aiheuttamaa vastusta niiden alkaessa muodostua. Pyyhkäisi siipi on vain suora siiven taivutettu taaksepäin tai eteenpäin.

Kaksi Dassault Mirage G -prototyyppiä, joista toisessa on siivet pyyhkäisty

Deltasiipi on kolmion muotoinen, jota voidaan käyttää useista syistä. Joustavana Rogallon siivenä se mahdollistaa vakaan muodon aerodynaamisten voimien alaisena ja siksi sitä käytetään usein ultrakevyissä lentokoneissa ja jopa leijoissa . Yliäänisenä siivenä siinä yhdistyy suuri lujuus ja pieni vastus, joten sitä käytetään usein nopeissa suihkuissa.

Vaihtuvageometrinen siipi voidaan muuttaa lennon aikana eri muotoon. Muuttuvageometrinen siipi muunnoksia välillä tehokas suora kokoonpano nousun ja laskeutumisen, matalan vetää pyyhkäistään kokoonpano nopeiden lennon. Muitakin vaihtelevia tasomuotoja on lentänyt, mutta mikään ei ole edennyt tutkimusvaihetta pidemmälle.

Runko

Runko on pitkä, ohut runko, yleensä kartiomainen tai pyöristetyt päät tehdä sen muotoon aerodynaamisesti sileä. Runko voi sisältää ohjaamomiehistön , matkustajat, rahdin tai hyötykuorman , polttoaineen ja moottorit. Miehitettyjen lentokoneiden ohjaajat ohjaavat niitä rungon etu- tai yläosassa sijaitsevasta ohjaamosta, joka on varustettu ohjaimilla ja yleensä ikkunoilla ja instrumenteilla. Koneessa voi olla useampi kuin yksi runko tai se voidaan varustaa puomeilla, joiden häntä on puomien välissä, jotta rungon äärimmäinen takaosa on hyödyllinen moniin tarkoituksiin.

Siivet vs. ruumiit

Lentävä siipi

Yhdysvalloissa valmistettu B-2 Spirit on strateginen pommikone . Sillä on lentävä siipirakenne ja se pystyy mannertenvälisiin tehtäviin

Lentävä siipi on häntätön lentokone, jolla ei ole tarkkaa runkoa . Suurin osa miehistöstä, hyötykuormasta ja kalustosta on sijoitettu pääsiipirakenteen sisään.

Lentävän siiven rakennetta tutkivat laajasti 1930- ja 1940-luvuilla, erityisesti Jack Northrop ja Cheston L. Eshelman Yhdysvalloissa sekä Alexander Lippisch ja Hortenin veljekset Saksassa. Sodan jälkeen useat kokeelliset suunnitelmat perustuivat lentävän siiven konseptiin, mutta tunnetut vaikeudet jäivät ratkaisemattomiksi. Jonkinlainen yleinen kiinnostus jatkui 1950-luvun alkuun saakka, mutta mallit eivät välttämättä tarjonneet suurta kantamaa etua ja esittivät useita teknisiä ongelmia, mikä johti "perinteisten" ratkaisujen, kuten Convair B-36 ja B-52 Stratofortressin, käyttöön . Käytännön syvän siiven tarpeesta johtuen lentävä siipi -konsepti on käytännöllisin hitaista keskinopeisiin malleihin, ja kiinnostus sen käyttöön on ollut jatkuvaa taktisena lentokonemallina .

Kiinnostus lentäviä siipiä kohtaan uusiutui 1980-luvulla niiden mahdollisesti alhaisten tutkaheijastuspoikkileikkausten vuoksi . Stealth-tekniikka perustuu muotoihin, jotka heijastavat tutka-aaltoja vain tiettyihin suuntiin, mikä tekee lentokoneesta vaikeasti havaittavan, ellei tutkavastaanotin ole tietyssä paikassa suhteessa lentokoneeseen - asema, joka muuttuu jatkuvasti lentokoneen liikkuessa. Tämä lähestymistapa johti lopulta Northrop B-2 Spirit -stealth- pommikoneeseen. Tässä tapauksessa lentävän siiven aerodynaamiset edut eivät ole ensisijaisia ​​tarpeita. Nykyaikaiset tietokoneohjatut fly-by-wire- järjestelmät mahdollistivat kuitenkin useiden lentävän siiven aerodynaamisten haittojen minimoimisen, mikä teki tehokkaan ja vakaan pitkän kantaman pommikoneen.

Sekoitettu siipirunko

Tietokoneella luotu malli Boeing X-48:sta

Sekoitettu siipirunkoinen lentokone on litistetty ja kantosiiven muotoinen runko, joka tuottaa suurimman osan nostovoimasta pysyäkseen ylhäällä, sekä selkeät ja erilliset siipirakenteet, vaikka siivet sulautuvatkin sulavasti runkoon.

Näin sekoitettu siipirunkoinen lentokone sisältää sekä futuristisen rungon että lentävän siiven suunnittelun piirteitä. Sekoitettu siipirunko -lähestymistavan väitetyt edut ovat tehokkaat korkean nostosiivet ja leveä kantosiiven muotoinen runko. Tämä antaa koko veneelle mahdollisuuden osallistua hissien tuotantoon mahdollisesti lisääntyneen polttoainetalouden seurauksena.

Nostava runko

Martin Aircraft Company X-24 rakennettiin osana vuosien 1963–1975 kokeellista Yhdysvaltain sotilasohjelmaa.

Nostokappale on kokoonpano, jossa runko itse tuottaa nostoa . Toisin kuin lentävä siipi , joka on siipi , jolla on minimaalinen tai ei lainkaan perinteistä runkoa , nostorunkoa voidaan pitää rungona, jossa on vähän tai ei ollenkaan perinteistä siipiä. Kun lentävä siipi pyrkii maksimoimaan risteilyn tehokkuuden aliäänenopeuksilla eliminoimalla nostamattomat pinnat, nostokappaleet yleensä minimoivat siiven vastuksen ja rakenteen aliääninopeudella, yliääninopeudella ja hypersonic- lennolla tai avaruusalusten palaamisessa . Kaikki nämä lentojärjestelmät asettavat haasteita oikealle lennon vakaudelle. Nostokappaleet olivat tärkeä tutkimusalue 1960- ja 70-luvuilla keinona rakentaa pieni ja kevyt miehitetty avaruusalus. Yhdysvallat rakensi useita kuuluisia nostorunkoisia rakettilentokoneita konseptin testaamiseksi sekä useita raketilla laukaisuja, joita testattiin Tyynenmeren yllä. Kiinnostus väheni, kun Yhdysvaltain ilmavoimat menettivät kiinnostuksensa miehitettyä tehtävää kohtaan, ja suuri kehitystyö päättyi avaruussukkulan suunnitteluprosessin aikana, kun kävi selväksi, että erittäin muotoillut rungot vaikeuttivat polttoainesäiliön sovittamista.

Empennage ja etutaso

Canardit Saab Viggenissä

Klassinen kantosiipi on epävakaa lennossa ja vaikeasti hallittavissa. Joustavasiipiset tyypit luottavat usein ankkuriköyteen tai alla riippuvan lentäjän painoon oikean asennon säilyttämiseksi. Jotkut vapaasti lentävät tyypit käyttävät mukautettua kantosiipiä, joka on vakaa, tai muita nerokkaita mekanismeja, mukaan lukien viimeksi elektroninen keinovakaus.

Vakauden ja hallinnan saavuttamiseksi useimmissa kiinteäsiipisissä tyypeissä on emennage, joka koostuu vaakasuorassa toimivista evästä ja peräsimestä sekä pystysuoraan toimivasta takatasosta ja hissistä. Näitä ohjauspintoja voidaan tyypillisesti trimmata keventää ohjausvoimia lennon eri vaiheissa. Tämä on niin yleistä, että se tunnetaan perinteisenä asetteluna. Joskus siellä voi olla kaksi tai useampia eviä, jotka on sijoitettu erilleen takatasoa pitkin.

Joissakin tyypeissä on vaakasuora " canard " etutaso pääsiiven edessä eikä sen takana. Tämä etutaso voi myötävaikuttaa ilma-aluksen nostoon, trimmaamiseen tai ohjaukseen tai useisiin näistä.

Säätimet ja instrumentit

Kevyen lentokoneen ( Robin DR400/500) ohjaamo

Lentokoneissa on monimutkaiset lennonohjausjärjestelmät . Pääsäätimien avulla ohjaaja voi ohjata lentokonetta ilmassa ohjaamalla sen asentoa (kallistus, kallistus ja kiertosuunta) ja moottorin työntövoimaa.

Miehitetyissä lentokoneissa ohjaamon instrumentit antavat lentäjille tietoa, mukaan lukien lentotiedot , moottorin teho , navigointi, viestintä ja muut mahdollisesti asennettavat ilma-aluksen järjestelmät.

Turvallisuus

Kun riskiä mitataan kuolemilla henkilökilometriä kohti, lentomatkailu on noin 10 kertaa turvallisempaa kuin matkustaminen bussilla tai junalla. Kuitenkin, kun käytetään matkakohtaista kuolemantapaustilastoa, lentomatkailu on merkittävästi vaarallisempaa kuin matkustaminen autolla, junalla tai bussilla. Lentomatkavakuutukset ovat tästä syystä suhteellisen kalliita – vakuutuksenantajat käyttävät yleensä matkakohtaista kuolemantapaustilastoa. Lentokoneiden ja pienempien yksityislentokoneiden turvallisuuden välillä on merkittävä ero, sillä kilometritilastot osoittavat, että lentokoneet ovat 8,3 kertaa turvallisempia kuin pienet lentokoneet.

Ympäristövaikutus

Vesihöyry contrails vasemmalle korkeilla jet lentokoneet . Nämä voivat edistää cirruspilvien muodostumista.

Kuten kaikki polttoon liittyvät toiminnot , fossiilisilla polttoaineilla toimivat lentokoneet vapauttavat nokea ja muita epäpuhtauksia ilmakehään. Myös kasvihuonekaasuja , kuten hiilidioksidia (CO 2 ), syntyy. Lisäksi lentokoneille on ominaista ympäristövaikutuksia: mm.

  • Suurilla korkeuksilla lähellä tropopaussia lentävät lentokoneet (pääasiassa suuret suihkukoneet ) päästävät aerosoleja ja jättävät jäljet , jotka molemmat voivat lisätä cirruspilvien muodostumista – pilvisyys on saattanut lisääntyä jopa 0,2 % ilmailun syntymän jälkeen.
  • Suurilla korkeuksilla lähellä tropopaussia lentävät lentokoneet voivat myös vapauttaa kemikaaleja, jotka ovat vuorovaikutuksessa kasvihuonekaasujen kanssa näillä korkeuksilla, erityisesti typpiyhdisteitä , jotka ovat vuorovaikutuksessa otsonin kanssa, mikä lisää otsonipitoisuuksia.
  • Suurin osa kevyistä mäntälentokoneista polttaa avgaa , joka sisältää tetraetyylilyijyä (TEL). Jotkut pienemmän puristuksen mäntämoottorit voivat toimia lyijyttömässä mogas- ja turbiinimoottorissa ja dieselmoottoreita – joista kumpikaan ei vaadi lyijyä – käytetään joissakin uudemmissa kevyissä lentokoneissa . Joitakin saastumattomia kevyitä sähkölentokoneita on jo tuotannossa.

Toinen lentokoneiden ympäristövaikutus on melusaaste , joka johtuu pääasiassa lentokoneiden noususta ja laskeutumisesta.

Katso myös

Viitteet

Bibliografia

  • Blatner, David. Lentävä kirja: Kaikki, mitä olet koskaan miettinyt lentämisestä lentokoneilla . ISBN  0-8027-7691-4

Ulkoiset linkit