Flygplan - Airplane

Den första flygningen av ett flygplan, Wright Flyer den 17 december 1903

Ett flygplan eller flygplan (informellt plan ) är ett flygplan med fast vingar som drivs framåt av dragkraft från en jetmotor , propeller eller raketmotor . Flygplan finns i en mängd olika storlekar, former och vingkonfigurationer . Det breda spektrumet av användningsområden för flygplan inkluderar rekreation , transport av varor och människor, militär och forskning. Över hela världen transporterar kommersiellt flyg mer än fyra miljarder passagerare årligen med flygplan och transporterar mer än 200 miljarderton - kilometer last årligen, vilket är mindre än 1 % av världens laströrelse. De flesta flygplan flygs av en pilot ombord på flygplanet, men en del är designade för att vara fjärr- eller datorstyrda såsom drönare.

De Wright bröderna uppfann och flög det första flygplanet i 1903, igen som "den första ihållande och kontrollerad tyngre än luft drev flyg". De byggde på verk av George Cayley anor från 1799, när han anges begreppet moderna flygplan (och senare byggde och flög modeller och framgångsrika passagerarbärande segelflygplan ). Mellan 1867 och 1896 studerade den tyske pionjären inom mänsklig luftfart Otto Lilienthal också flyg tyngre än luft. Efter dess begränsade användning under första världskriget fortsatte flygtekniken att utvecklas. Flygplan hade en närvaro i alla större strider under andra världskriget . Det första jetflygplanet var tyska Heinkel He 178 1939. Det första jetflygplanet , de Havilland Comet , introducerades 1952. Boeing 707 , det första allmänt framgångsrika kommersiella jetplanet, var i kommersiell trafik i mer än 50 år, fr.o.m. 1958 till åtminstone 2013.

Etymologi och användning

Ordet flygplan , som först intygades på engelska i slutet av 1800-talet (före den första ihållande motordrivna flygningen), kommer , liksom flygplan , från franskans flygplan , som kommer från grekiskan ἀήρ ( aēr ), "luft" och antingen latin planus , "nivå", eller grekiska πλάνος ( planos ), "vandrande". " Aéroplane " syftade ursprungligen bara på vingen, eftersom det är ett plan som rör sig genom luften. I ett exempel på synecdoche kom ordet för vingen att syfta på hela flygplanet.

I USA och Kanada används termen "flygplan" för motordrivna flygplan med fasta vingar. I Storbritannien och det mesta av samväldet , termen "flygplan" ( / ɛər ə p l n / ) brukar tillämpas på dessa flygplan.

Historia

Le Bris och hans segelflygplan , Albatros II, fotograferad av Nadar , 1868
Otto Lilienthal i mitten av flygningen, ca. 1895

Antecedentia

Många berättelser från antiken involverar flykt, som den grekiska legenden om Ikaros och Daedalus , och Vimana i forntida indiska epos . Runt 400 f.Kr. i Grekland var Archytas känd för att ha designat och byggt den första konstgjorda, självgående flyganordningen, en fågelformad modell som drevs av en jet av vad som troligen var ånga, som sägs ha flugit cirka 200 m (660 fot) . Denna maskin kan ha varit avstängd för sin flygning.

Några av de tidigast registrerade försöken med segelflygplan var de av den andalusiska och arabiskspråkiga poeten Abbas ibn Firnas från 900-talet och den engelska munken Eilmer från Malmesbury från 1000-talet ; båda experimenten skadade sina piloter. Leonardo da Vinci forskade om fåglars vingdesign och designade ett mandrivet flygplan i sin Codex on the Flight of Birds (1502), och noterade för första gången skillnaden mellan masscentrum och tryckcentrum för flygande fåglar.

År 1799 presenterade George Cayley konceptet med det moderna flygplanet som en flygmaskin med fast vingar med separata system för lyft, framdrivning och kontroll. Cayley byggde och flygande modeller av flygplan med fasta vingar så tidigt som 1803, och han byggde en framgångsrik passagerare bärande glider 1853. År 1856, frans Jean-Marie Le Bris gjorde den första motordrivna flygningen, genom att ha hans glidflygplan "L' Albatros artificiel" dragen av en häst på en strand. Sedan gjorde ryssen Alexander F. Mozhaisky också några innovativa mönster. 1883 gjorde amerikanen John J. Montgomery en kontrollerad flygning i ett segelflygplan. Andra flygare som gjorde liknande flygningar vid den tiden var Otto Lilienthal , Percy Pilcher och Octave Chanute .

Sir Hiram Maxim byggde en farkost som vägde 3,5 ton, med ett vingspann på 110 fot (34 m) som drevs av två 360 hästkrafter (270 kW) ångmotorer som körde två propellrar. 1894 testades hans maskin med överliggande skenor för att hindra den från att resa sig. Testet visade att den hade tillräckligt med lyft för att lyfta. Farkosten var okontrollerbar, vilket Maxim förmodas insåg, eftersom han därefter övergav arbetet med det.

På 1890-talet forskade Lawrence Hargrave om vingkonstruktioner och utvecklade en boxdrake som lyfte vikten av en man. Hans design av boxdrake antogs allmänt. Även om han också utvecklade en typ av roterande flygplansmotor, skapade och flög han inte ett motordrivet flygplan med fast vingar.

Mellan 1867 och 1896 utvecklade den tyske pionjären inom mänsklig luftfart Otto Lilienthal ett tyngre-än-luftflyg. Han var den första personen som gjorde väldokumenterade, upprepade, framgångsrika glidflygningar.

Tidiga flygningar

Patentritningar av Clement Aders Éole .

Fransmannen Clement Ader konstruerade sin första av tre flygmaskiner 1886, Éole . Det var en fladdermus-liknande design som drivs av en lätt ångmaskin av hans egna uppfinning, med fyra cylindrar utveckla 20 hästkrafter (15  kW ), som driver en fyrbladig propeller . Motorn vägde inte mer än 4 kilogram per kilowatt (6,6 lb/hk). Vingarna hade en spännvidd på 14 m (46 fot). Totalvikten var 300 kg (660 lb). Den 9 oktober 1890 försökte Ader flyga Éole . Flyghistoriker ger kredit till denna ansträngning som ett kraftfullt start och okontrollerat hopp på cirka 50 m (160 fot) på en höjd av cirka 200 mm (7,9 tum). Aders två efterföljande maskiner dokumenterades inte ha uppnått flygning.

De amerikanska Wright-brödernas flygningar 1903 erkändes av Fédération Aéronautique Internationale (FAI), standardinställnings- och registerföringsorganet för flygteknik , som "den första ihållande och kontrollerade tyngre-än-luftdrivna flygningen". År 1905 var Wright Flyer III kapabel till fullständigt kontrollerbar, stabil flygning under betydande perioder. Bröderna Wright krediterade Otto Lilienthal som en stor inspiration för deras beslut att fortsätta bemannat flyg.

Santos-Dumont 14-bis , mellan 1906 och 1907

1906 gjorde brasilianaren Alberto Santos-Dumont vad som påstods vara den första flygplansflygningen utan hjälp av katapult och satte det första världsrekordet erkänt av Aéro-Club de France genom att flyga 220 meter (720 fot) på mindre än 22 sekunder. Denna flygning var också certifierad av FAI.

En tidig flygplansdesign som förs samman den moderna monoplane traktorn konfiguration var Blériot VIII utformningen av 1908. Den hade rörliga svans ytor styra både gir- och beck, en form av rollstyrning levereras antingen genom vingvarpning eller genom skevroder och kontrolleras av dess pilot med en joystick och roderstång. Det var en viktig föregångare till hans senare Blériot XI Channel- korsande flygplan sommaren 1909.

Första världskriget fungerade som en testbädd för användningen av flygplanet som ett vapen. Flygplan visade sin potential som mobila observationsplattformar, och visade sig sedan vara krigsmaskiner som kan orsaka förluster för fienden. Den tidigaste kända flygsegern med ett synkroniserat kulsprutebeväpnat stridsflygplan inträffade 1915, av tyska Luftstreitkräfte Leutnant Kurt Wintgens . Fighter-ess dök upp; störst (efter antal Aerial Combat-segrar) var Manfred von Richthofen .

Efter första världskriget fortsatte flygtekniken att utvecklas. Alcock och Brown korsade Atlanten non-stop för första gången 1919. De första internationella kommersiella flygningarna ägde rum mellan USA och Kanada 1919.

Flygplan hade en närvaro i alla större strider under andra världskriget . De var en väsentlig beståndsdel av periodens militära strategier, som den tyska blixtkrigen , Slaget om Storbritannien och de amerikanska och japanska hangarfartygskampanjerna under Stillahavskriget .

Utveckling av jetflygplan

Det första praktiska jetflygplanet var tyska Heinkel He 178 , som testades 1939. 1943 togs Messerschmitt Me 262 , det första operativa jetjaktflygplanet, i drift i tyska Luftwaffe . I oktober 1947 var Bell X-1 det första flygplanet som översteg ljudets hastighet.

Det första jetflygplanet , de Havilland Comet , introducerades 1952. Boeing 707 , det första allmänt framgångsrika kommersiella jetplanet, var i kommersiell trafik i mer än 50 år, från 1958 till 2010. Boeing 747 var världens största passagerarflygplan från 1970 tills den överträffades av Airbus A380 2005.

Framdrivning

Propeller

En flygplanspropeller , eller luftskruv , omvandlar roterande rörelse från en motor eller annan kraftkälla till en virvlande slipström som skjuter propellern framåt eller bakåt. Den innefattar en roterande motordrivet nav, till vilken är bundna ett flertal radiella ving -sektionen blad så att hela enheten roterar kring en längsgående axel. Tre typer av flygmotorer som används för att kraft propellrar inkluderar kolvmotorer (eller kolvmotorer), gasturbinmotorer och elmotorer . Mängden dragkraft en propeller skapar bestäms av dess skivarea - området där bladen roterar. Om området är för litet är effektiviteten dålig, och om området är stort måste propellern rotera med mycket låg hastighet för att undvika att gå överljud och skapa mycket ljud och inte mycket dragkraft. På grund av denna begränsning gynnas propellrar för plan som färdas under Mach 0,6, medan jetplan är ett bättre val över den hastigheten.

Kolvmotor

Kolvmotorer i flygplan har tre huvudvarianter, radiell , in-line och platt eller horisontellt motsatt motor . Radialmotorn är en förbränningsmotorkonfiguration av fram- och återgående typ där cylindrarna "strålar" utåt från ett centralt vevhus som ekrarna på ett hjul och användes vanligen för flygplansmotorer innan gasturbinmotorer blev dominerande. En inlinemotor är en kolvmotor med cylindrar, en bakom varandra, snarare än rader av cylindrar, där varje bank har valfritt antal cylindrar, men sällan fler än sex, och kan vara vattenkyld. En platt motor är en förbränningsmotor med horisontellt motsatta cylindrar.

Gasturbin

En turboprop-gasturbinmotor består av ett intag, kompressor, brännare, turbin och ett framdrivningsmunstycke, som ger kraft från en axel genom en reduktionsväxel till propellern. Framdrivningsmunstycket ger en relativt liten del av den dragkraft som genereras av en turboprop.

Elektrisk motor

Solar Impulse 1 , ett soldrivet flygplan med elmotorer.

Ett elektriskt flygplan körs på elmotorer snarare än förbränningsmotorer , med elektricitet som kommer från bränsleceller , solceller , ultrakondensatorer , kraftstrålar eller batterier . För närvarande är flygande elektriska flygplan mestadels experimentella prototyper, inklusive bemannade och obemannade flygfarkoster , men det finns redan några produktionsmodeller på marknaden.

Jet

Den Concorde överljudstransportflygplan

Jetflygplan drivs av jetmotorer , som används eftersom propellrarnas aerodynamiska begränsningar inte gäller jetframdrivning. Dessa motorer är mycket kraftfullare än en kolvmotor för en given storlek eller vikt och är jämförelsevis tysta och fungerar bra på högre höjd. Varianter av jetmotorn inkluderar ramjet och scramjet , som förlitar sig på hög lufthastighet och insugningsgeometri för att komprimera förbränningsluften, före införandet och antändningen av bränsle. Raketmotorer ger dragkraft genom att bränna ett bränsle med ett oxidationsmedel och driva ut gas genom ett munstycke.

Turbofan

De flesta moderna jetplan använder turbofanjetmotorer , som balanserar fördelarna med en propeller samtidigt som de behåller avgashastigheten och kraften hos ett jetplan. Detta är i huvudsak en kanalpropeller fäst vid en jetmotor, ungefär som en turbopropeller, men med en mindre diameter. När det installeras på ett flygplan är det effektivt så länge det förblir under ljudets hastighet (eller subsonisk). Jetjaktplan och andra överljudsflygplan som inte tillbringar så mycket tid överljud använder ofta turbofläktar, men för att fungera behövs luftintagskanaler för att bromsa luften så att när den kommer fram till turbofläkten är den subsonisk . När den passerar genom motorn, accelereras den sedan tillbaka till överljudshastigheter. För att ytterligare öka effektuttaget dumpas bränsle i avgasströmmen, där det antänds. Denna kallas efterbrännare och har använts på både rena jetflygplan och turbojetflygplan även om den normalt endast används på stridsflygplan på grund av mängden bränsle som förbrukas, och även då får den endast användas under korta perioder. Överljudsflygplan (t.ex. Concorde ) används inte längre till stor del på grund av att flygning i överljudshastighet skapar en ljudboom , vilket är förbjudet i de flesta tätbefolkade områden, och på grund av den mycket högre förbrukningen av bränsle som överljudsflyg kräver.

Jetflygplan har höga marschhastigheter (700–900 km/h eller 430–560 mph) och höga hastigheter för start och landning (150–250 km/h eller 93–155 mph). På grund av den hastighet som krävs för start och landning använder jetflygplan klaffar och framkantsanordningar för att kontrollera lyftet och hastigheten. Många jetflygplan använder också dragkraftsomkastare för att bromsa flygplanet vid landning.

Ramjet

Konstnärens koncept av X-43A med scramjet fäst på undersidan

En ramjet är en form av jetmotor som inte innehåller några större rörliga delar och kan vara särskilt användbar i applikationer som kräver en liten och enkel motor för höghastighetsanvändning, till exempel med missiler. Ramjets kräver rörelse framåt innan de kan generera dragkraft och används därför ofta i samband med andra former av framdrivning, eller med ett externt sätt att uppnå tillräcklig hastighet. Den Lockheed D-21 var en Mach 3+ rammotor drivna spaningsplan som lanserades från en moderflygplan . En ramjet använder fordonets framåtrörelse för att tvinga luft genom motorn utan att tillgripa turbiner eller skovlar. Bränsle tillsätts och antänds, vilket värmer och expanderar luften för att ge dragkraft.

Scramjet

En scramjet är en överljudsramjet och bortsett från skillnader med att hantera internt överljudsluftflöde fungerar som en konventionell ramjet. Denna typ av motor kräver en mycket hög starthastighet för att fungera. Den NASA X-43 , en experimentell obemannad scrammotorer, ställa in en hastighetsrekord i 2004 för en jet-motordrivna luftfartyg med en hastighet av Mach 9,7, nästan 12.100 kilometer per timme (7500 km / h).

Raket

Bell X-1 under flygning, 1947

Under andra världskriget satte tyskarna ut det raketdrivna flygplanet Me 163 Komet . Det första planet som bröt ljudbarriären i plan flygning var ett raketplan – Bell X-1 . Den senare nordamerikanska X-15 slog många hastighets- och höjdrekord och lade mycket av grunden för senare design av flygplan och rymdfarkoster. Raketflygplan är inte i vanlig användning idag, även om raketassisterade starter används för vissa militära flygplan. Nya raketflygplan inkluderar SpaceShipTwo och de som utvecklats för Rocket Racing League .

Det finns många raketdrivna flygplan/rymdfarkoster, rymdplanen , som är designade för att flyga utanför jordens atmosfär.

Design och tillverkning

SR-71 på Lockheed Skunk Works
Monteringslinje för SR-71 Blackbird vid Skunk Works , Lockheed Martins avancerade utvecklingsprogram (ADP).

De flesta flygplan är konstruerade av företag med målet att producera dem i kvantitet för kunder. Design- och planeringsprocessen, inklusive säkerhetstester, kan pågå i upp till fyra år för små turboproppar eller längre för större plan.

Under denna process fastställs målen och designspecifikationerna för flygplanet. Först använder byggföretaget ritningar och ekvationer, simuleringar, vindtunneltester och erfarenhet för att förutsäga flygplanets beteende. Datorer används av företag för att rita, planera och göra initiala simuleringar av flygplanet. Små modeller och mockups av hela eller vissa delar av planet testas sedan i vindtunnlar för att verifiera dess aerodynamik.

När designen har passerat dessa processer, konstruerar företaget ett begränsat antal prototyper för testning på marken. Representanter från en luftfartsmyndighet gör ofta en första flygning. Flygtesterna fortsätter tills flygplanet har uppfyllt alla krav. Sedan godkänner landets styrande offentliga luftfartsorgan företaget att påbörja produktionen.

I USA är denna byrå Federal Aviation Administration (FAA) och i Europeiska unionen European Aviation Safety Agency (EASA). I Kanada är Transport Canada den offentliga myndigheten som ansvarar för och godkänner massproduktion av flygplan .

När en del eller komponent behöver sammanfogas genom svetsning för praktiskt taget alla flyg- eller försvarstillämpningar, måste den uppfylla de strängaste och mest specifika säkerhetsföreskrifterna och standarderna. Nadcap , eller National Aerospace and Defence Contractors Accreditation Program ställer globala krav på kvalitet, kvalitetsledning och kvalitetssäkring för flygteknik.

Vid internationell försäljning krävs också ett tillstånd från det offentliga luftfarts- eller transportorganet i det land där flygplanet ska användas. Flygplan tillverkade av det europeiska företaget Airbus måste till exempel vara certifierade av FAA för att flygas i USA, och flygplan tillverkade av USA-baserade Boeing måste godkännas av EASA för att kunna flygas i EU.

Regleringar har resulterat i minskat buller från flygplansmotorer som svar på ökade bullerföroreningar från ökad flygtrafik över tätorter nära flygplatser.

Små plan kan designas och konstrueras av amatörer som hemmabyggda. Andra hembyggda flygplan kan monteras med förtillverkade kit med delar som kan sättas ihop till ett grundplan och sedan måste kompletteras av byggaren.

Få företag tillverkar flygplan i stor skala. Men tillverkningen av ett plan för ett företag är en process som faktiskt involverar dussintals, eller till och med hundratals, andra företag och fabriker som producerar delarna som går in i planet. Till exempel kan ett företag stå för produktionen av landningsstället, medan ett annat står för radarn. Tillverkningen av sådana delar är inte begränsad till samma stad eller land; i fallet med stora flygplanstillverkningsföretag kan sådana delar komma från hela världen.

Delarna skickas till flygbolagets huvudfabrik, där produktionslinjen finns. När det gäller stora plan kan produktionslinjer dedikerade till montering av vissa delar av planet existera, särskilt vingarna och flygkroppen.

När det är färdigt inspekteras ett plan rigoröst för att leta efter brister och defekter. Efter godkännande av inspektörer, genomgår planet en rad flygtester för att säkerställa att alla system fungerar korrekt och att planet hanterar korrekt. Efter att ha klarat dessa tester är planet redo att ta emot "final touchups" (intern konfiguration, målning, etc.), och är sedan redo för kunden.

Egenskaper

En IAI Heron - ett obemannat med en tvilling-boom konfiguration

Flygplan

De strukturella delarna av ett flygplan med fast vingar kallas flygplan. Vilka delar som finns kan variera beroende på flygplanets typ och syfte. Tidiga typer var vanligtvis gjorda av trä med tygvingytor. När motorer blev tillgängliga för motordrivna flygningar för cirka hundra år sedan var deras fästen gjorda av metall. Sedan när hastigheterna ökade blev fler och fler delar metall tills i slutet av andra världskriget var flygplan helt i metall vanliga. I modern tid har en ökande användning av kompositmaterial gjorts.

Typiska strukturella delar inkluderar:

  • En eller flera stora horisontella vingar , ofta med vingtvärsnittsform . Vingen avleder luft nedåt när flygplanet rör sig framåt, vilket genererar lyftkraft för att stödja det under flygning. Vingen ger också stabilitet i rullningen för att stoppa flygplanet från att rulla åt vänster eller höger i stadig flygning.
Den An-225 Mriya , som kan bära en 250-tons nyttolast, har två vertikala stabilisatorer.
  • En flygkropp , en lång, tunn kropp, vanligtvis med avsmalnande eller rundade ändar för att göra dess form aerodynamiskt slät. Flygkroppen ansluter till de andra delarna av flygplanet och innehåller vanligtvis viktiga saker som pilot, nyttolast och flygsystem.
  • En vertikal stabilisator eller fena är en vertikal vingliknande yta monterad på baksidan av planet och vanligtvis sticker ut ovanför det. Fenan stabiliserar planets girning (sväng vänster eller höger) och monterar rodret , som styr dess rotation längs den axeln.
  • En horisontell stabilisator eller tailplane , vanligtvis monterad vid stjärten nära den vertikala stabilisatorn. Den horisontella stabilisatorn används för att stabilisera planets tonhöjd (luta uppåt eller nedåt) och fästen de hissar , som ger styr tonhöjd.
  • Landningsställ , en uppsättning hjul, medar eller flottörer som stödjer planet medan det är på ytan. På sjöflygplan stöder botten av flygkroppen eller flottörerna (pontoner) den när den är på vattnet. På vissa plan dras landningsstället in under flygning för att minska luftmotståndet.

Vingar

Vingarna på ett flygplan med fast vingar är statiska plan som sträcker sig på vardera sidan av flygplanet. När flygplanet färdas framåt strömmar luft över vingarna som är formade för att skapa lyft. Denna form kallas en bäryta och är formad som en fågelvinge.

Vingstruktur

Flygplan har flexibla vingytor som sträcks över en ram och görs stela av de lyftkrafter som utövas av luftflödet över dem. Större flygplan har styva vingytor som ger extra styrka.

Oavsett om de är flexibla eller styva, har de flesta vingar en stark ram för att ge dem sin form och för att överföra lyft från vingytan till resten av flygplanet. De huvudsakliga strukturella elementen är en eller flera räfflor som löper från rot till spets, och många ribbor som löper från den främre (främre) till den bakre (bakre) kanten.

Tidiga flygplansmotorer hade liten kraft, och lätthet var mycket viktigt. De tidiga vingprofilerna var också mycket tunna och kunde inte ha en stark ram installerad inuti. Så fram till 1930-talet var de flesta vingar för lätta för att ha tillräckligt med styrka, och externa stag och ledningar lades till. När den tillgängliga motorkraften ökade under 1920- och 30-talen kunde vingarna göras så pass tunga och starka att det inte behövdes spänning längre. Den här typen av ostödda vingar kallas en fribärande vinge.

Vingkonfiguration

Fångad Morane-Saulnier L trådstag parasoll monoplan

Antalet och formen på vingarna varierar kraftigt på olika typer. Ett givet vingplan kan vara fullspännande eller delat av en central flygkropp i babords (vänster) och styrbords (höger) vingar. Ibland har ännu fler vingar använts, med det trevingade triplanet som nådde en del berömmelse under första världskriget. Det fyrvingade fyrflygplanet och andra flerplansdesigner har haft liten framgång.

Ett monoplan har ett enda vingplan, ett biplan har två staplade ovanför varandra, en tandemvinge har två placerade efter varandra. När den tillgängliga motorkraften ökade under 1920- och 30-talen och stag inte längre behövdes, blev det otippade eller fribärande monoplanet den vanligaste formen av motordriven typ.

Vingplanform är formen sett från ovan. För att vara aerodynamiskt effektiv bör en vinge vara rak med en lång spännvidd från sida till sida men ha ett kort ackord (högt bildförhållande ). Men för att vara strukturellt effektiv, och därmed lätt, måste en vinge ha en kort spännvidd men ändå tillräckligt med yta för att ge lyft (lågt bildförhållande).

Vid transoniska hastigheter (nära ljudets hastighet ) hjälper det att svepa vingen bakåt eller framåt för att minska motståndet från överljudschockvågor när de börjar bildas. Den svepta vingen är bara en rak vinge som svepas bakåt eller framåt.

Två Dassault Mirage G- prototyper, en med svepande vingar

Den deltavinge är en triangel form som kan användas av flera skäl. Som en flexibel Rogallo-vinge tillåter den en stabil form under aerodynamiska krafter och används därför ofta för ultralätta flygplan och till och med drakar . Som en överljudsvinge kombinerar den hög styrka med lågt luftmotstånd och används därför ofta för snabba jetplan.

En vinge med variabel geometri kan ändras under flygning till en annan form. De med variabel svepvingtransformer mellan en effektiv rak konfiguration för start och landning, till en låg-dra svepte konfiguration för höghastighetsflygning. Andra former av variabel planform har flugits, men ingen har gått längre än forskningsstadiet.

Flygkropp

En flygkropp är en lång, tunn kropp, vanligtvis med avsmalnande eller rundade ändar för att göra dess form aerodynamiskt slät. Flygkroppen kan innehålla flygbesättningen , passagerare, last eller nyttolast , bränsle och motorer. Piloterna på bemannade flygplan styr dem från en cockpit som är placerad längst fram eller överst på flygkroppen och utrustad med reglage och vanligtvis fönster och instrument. Ett plan kan ha mer än en flygkropp, eller så kan det vara försett med bommar med stjärten placerad mellan bomarna för att tillåta den yttersta bakdelen av flygkroppen att vara användbar för en mängd olika ändamål.

Vingar vs kroppar

Flygande vinge

Den USA-tillverkade B-2 Spirit är ett strategiskt bombplan . Den har en flygande vingkonfiguration och kan utföra interkontinentala uppdrag

En flygande vinge är ett svanslöst flygplan som inte har någon bestämd flygkropp . Det mesta av besättningen, nyttolasten och utrustningen är inrymda i huvudvingstrukturen.

Den flygande vingkonfigurationen studerades utförligt på 1930- och 1940-talen, särskilt av Jack Northrop och Cheston L. Eshelman i USA, och Alexander Lippisch och bröderna Horten i Tyskland. Efter kriget baserades flera experimentella konstruktioner på flygvingekonceptet, men de kända svårigheterna förblev svårlösta. Ett visst allmänintresse fortsatte fram till början av 1950-talet, men designen gav inte nödvändigtvis en stor fördel i räckvidd och gav flera tekniska problem, vilket ledde till antagandet av "konventionella" lösningar som Convair B-36 och B-52 Stratofortress . På grund av det praktiska behovet av en djup vinge är flygvingekonceptet mest praktiskt för konstruktioner i låg-till-medelhastighetsområdet, och det har funnits ett ständigt intresse för att använda det som en taktisk luftlyftsdesign .

Intresset för flygande vingar förnyades på 1980-talet på grund av deras potentiellt låga radarreflektionstvärsnitt . Stealth-teknologin bygger på former som bara reflekterar radarvågor i vissa riktningar, vilket gör flygplanet svårt att upptäcka om inte radarmottagaren befinner sig i en specifik position i förhållande till flygplanet - en position som ändras kontinuerligt när flygplanet rör sig. Detta tillvägagångssätt ledde så småningom till Northrop B-2 Spirit stealth bombplan. I det här fallet är de aerodynamiska fördelarna med den flygande vingen inte de primära behoven. Men moderna datorstyrda fly-by-wire- system möjliggjorde att många av de aerodynamiska nackdelarna med den flygande vingen minimerades, vilket gjorde det till ett effektivt och stabilt långdistansbombplan.

Blandad vingkropp

Datorgenererad modell av Boeing X-48

Blended wing body-flygplan har en tillplattad och aerofoilformad kropp, som producerar det mesta av lyftet för att hålla sig självt uppe, och distinkta och separata vingstrukturer, även om vingarna smidigt smälter in i kroppen.

Blandade flygplan med vingkroppar har således designegenskaper från både en futuristisk flygkropps- och flygvingsdesign. De purported fördelarna med den blandade vingkroppen tillvägagångssätt är effektiva höglyftande vingar och ett brett ving -formad kropp. Detta gör att hela farkosten kan bidra till lyftgenerering med resultatet av potentiellt ökad bränsleekonomi.

Lyftande kropp

Martin Aircraft Company X-24 byggdes som en del av ett experimentellt amerikanskt militärprogram 1963 till 1975.

En lyftkropp är en konfiguration där kroppen själv producerar lyft . I motsats till en flygande påskynda , som är en vinge med minimal eller ingen konventionell flygkropp , kan en lyftkropp ses som en flygkropp med liten eller ingen konventionell vinge. Medan en flygande vinge strävar efter att maximera kryssningseffektiviteten vid subsoniska hastigheter genom att eliminera icke-lyftande ytor, minimerar lyftkroppar i allmänhet motståndet och strukturen hos en vinge för subsonisk, överljuds- och hypersonisk flygning, eller rymdfarkoster för återinträde . Alla dessa flygregimer utgör utmaningar för korrekt flygstabilitet. Lyftkroppar var ett stort forskningsområde på 1960- och 70-talen som ett sätt att bygga en liten och lätt bemannad rymdfarkost. USA byggde flera berömda raketplan för att testa konceptet, såväl som flera raketuppskjutna återinträdesfordon som testades över Stilla havet. Intresset avtog när det amerikanska flygvapnet tappade intresset för det bemannade uppdraget, och den stora utvecklingen slutade under designprocessen för rymdfärjan när det stod klart att de välformade flygkropparna gjorde det svårt att montera bränsletankage.

Empennage och förplan

Canards på Saab Viggen

Den klassiska aerofoilsektionsvingen är instabil under flygning och svår att kontrollera. Typer av flexibla vingar förlitar sig ofta på en ankarlina eller vikten av en pilot som hänger under för att bibehålla rätt inställning. Vissa friflygande typer använder en anpassad bäryta som är stabil, eller andra geniala mekanismer inklusive, senast, elektronisk konstgjord stabilitet.

För att uppnå stabilitet och kontroll har de flesta typer av fixerade vingar ett empennage som består av en fena och roder som verkar horisontellt och ett stjärtplan och en hiss som verkar vertikalt. Dessa kontrollytor kan typiskt trimmas för att avlasta kontrollkrafterna för olika stadier av flygningen. Detta är så vanligt att det är känt som den konventionella layouten. Ibland kan det finnas två eller flera fenor, fördelade längs stjärtplanet.

Vissa typer har ett horisontellt " canard "-förplan framför huvudvingen istället för bakom den. Detta förplan kan bidra till lyftet, trimningen eller kontrollen av flygplanet, eller till flera av dessa.

Reglage och instrument

Ett lätt flygplan ( Robin DR400/500) cockpit

Flygplan har komplexa flygkontrollsystem . Huvudkontrollerna tillåter piloten att styra flygplanet i luften genom att kontrollera attityden (rullning, stigning och gir) och motorkraft.

På bemannade flygplan ger cockpitinstrument information till piloterna, inklusive flygdata , motoreffekt , navigering, kommunikation och andra flygplanssystem som kan installeras.

Säkerhet

När risken mäts i dödsfall per passagerarkilometer är flygresor cirka 10 gånger säkrare än resor med buss eller tåg. Men när man använder statistiken för dödsfall per resa är flygresor betydligt farligare än bil-, tåg- eller bussresor. Flygreseförsäkring är relativt dyr av denna anledning - försäkringsbolag använder i allmänhet statistik över dödsfall per resa. Det finns en betydande skillnad mellan säkerheten för flygplan och den för mindre privata plan, med statistiken per mil som indikerar att flygplan är 8,3 gånger säkrare än mindre flygplan.

Miljöpåverkan

Vattenånga strimmor kvar av hög höjd jet trafikflygplan . Dessa kan bidra till cirrusmolnbildning .

Liksom all verksamhet som involverar förbränning släpper fossilbränsledrivna flygplan ut sot och andra föroreningar i atmosfären. Även växthusgaser som koldioxid (CO 2 ) produceras. Dessutom finns det miljöpåverkan som är specifika för flygplan: t.ex.

  • Flygplan som opererar på höga höjder nära tropopausen (främst stora jetflygplan ) släpper ut aerosoler och lämnar konturer , som båda kan öka bildandet av cirrusmoln – molntäcket kan ha ökat med upp till 0,2 % sedan flygets födelse.
  • Flygplan som opererar på höga höjder nära tropopausen kan också släppa ut kemikalier som interagerar med växthusgaser på dessa höjder, särskilt kväveföreningar , som interagerar med ozon, vilket ökar ozonkoncentrationerna.
  • De flesta lätta kolvflygplan förbränner avgas , som innehåller tetraetylbly (TEL). Vissa kolvmotorer med lägre kompression kan fungera på blyfria mogas- och turbinmotorer och dieselmotorer – som ingen av dem kräver bly – används på vissa nyare lätta flygplan . Vissa lätta elektriska flygplan som inte förorenar är redan i produktion.

En annan miljöpåverkan från flygplan är bullerföroreningar , främst orsakade av flygplan som startar och landar.

Se även

Referenser

Bibliografi

  • Blatner, David. Den flygande boken: Allt du någonsin undrat över att flyga på flygplan . ISBN  0-8027-7691-4

externa länkar