Flygplan
.jpg)
Ett flygplan är ett fordon som kan flyga genom att få stöd från luften . Den motverkar tyngdkraften genom att använda antingen statisk lyftning eller dynamisk lyftning av en bäryta , eller i några fall nedåtgående dragkraft från jetmotorer . Vanliga exempel av flygplan inkluderar flygplan , helikoptrar , luftskepp (inklusive luftskepp ), glidflygplan , paramotorer och luftballonger .
Den mänskliga aktiviteten som omger flygplan kallas flyg . Vetenskapen om flyg, inklusive att designa och bygga flygplan, kallas flygteknik . Bemannade flygplan flygs av en pilot ombord , men obemannade flygfarkoster kan fjärrstyras eller självstyras av datorer ombord . Flygplan kan klassificeras efter olika kriterier, såsom lyfttyp, flygplansframdrivning , användning och andra.
Historia
Flygande modellfarkoster och berättelser om bemannade flyg går tillbaka många århundraden; dock skedde den första bemannade uppstigningen - och säker nedstigning - i modern tid av större luftballonger som utvecklades på 1700-talet. Vart och ett av de två världskrigen ledde till stora tekniska framsteg. Följaktligen kan flygplanens historia delas in i fem epoker:
- Flygpionjärer , från de tidigaste experimenten till 1914.
- Första världskriget , 1914 till 1918.
- Luftfart mellan världskrigen, 1918 till 1939.
- Andra världskriget , 1939 till 1945.
- Efterkrigstiden , även kallad Jet Age , 1945 till idag.
Metoder för lyft
Lättare än luft – aerostater
_in_flight_over_Manhattan,_circa_1931-1933.jpg)
Aerostater använder flytkraft för att flyta i luften på ungefär samma sätt som fartyg flyter på vattnet. De kännetecknas av en eller flera stora celler eller baldakiner, fyllda med en gas med relativt låg densitet såsom helium , väte eller varm luft , som är mindre tät än den omgivande luften. När vikten av detta läggs till vikten av flygplansstrukturen, summeras det till samma vikt som luften som farkosten förskjuter.
Små varmluftsballonger, kallade himmelslyktor , uppfanns först i det antika Kina före 300-talet f.Kr. och användes främst i kulturfirande, och var bara den andra typen av flygplan som flög, den första var drakar, som först uppfanns i forntida Kina för över två tusen år sedan. (Se Han-dynastin )
En ballong var ursprungligen vilken aerostat som helst, medan termen luftskepp användes för stora, motordrivna flygplanskonstruktioner - vanligtvis fastvingar. År 1919 Frederick Handley Page som hänvisade till "luftens skepp", med mindre passagerartyper som "Air yachts". På 1930-talet kallades även stora interkontinentala flygbåtar ibland som "luftens skepp" eller "flygande skepp". – även om ingen ännu hade byggts. Tillkomsten av motordrivna ballonger, kallade styrbara ballonger, och senare av stela skrov som tillåter en stor ökning i storlek, började förändra hur dessa ord användes. Enorma motordrivna aerostater, kännetecknade av ett styvt yttre ramverk och separat aerodynamisk skal som omger gaspåsarna, producerades, Zeppelinerna var de största och mest kända. Det fanns fortfarande inga fastvingade flygplan eller icke-styva ballonger stora nog att kallas luftskepp, så "luftskepp" kom att bli synonymt med dessa flygplan. Sedan ledde flera olyckor, såsom Hindenburg-katastrofen 1937, till att dessa luftskepp gick under. Nuförtiden är en "ballong" en aerostat utan motor och ett "luftskepp" är en motordriven sådan.
En motordriven, styrbar aerostat kallas en styrbar . Ibland används denna term endast för icke-styva ballonger, och ibland betraktas styrbar ballong som definitionen av ett luftskepp (som då kan vara stelt eller icke-styvt). Icke-styva dirigibles kännetecknas av en måttligt aerodynamisk gaspåse med stabiliserande fenor baktill. Dessa blev snart kända som luftskepp . Under andra världskriget användes denna form allmänt för tjudrade ballonger ; i blåsigt väder minskar detta både belastningen på tjudet och stabiliserar ballongen. Smeknamnet blimp antogs tillsammans med formen. I modern tid kallas alla små styrbara eller luftskepp en luftskepp, även om en luftskepp kan vara både strömlös och driven.
Tyngre än luft – aerodynes
Flygplan som är tyngre än luft, till exempel flygplan , måste hitta något sätt att trycka luft eller gas nedåt så att en reaktion uppstår (genom Newtons rörelselagar) för att trycka flygplanet uppåt. Denna dynamiska rörelse genom luften är ursprunget till begreppet. Det finns två sätt att producera dynamisk upthrust - aerodynamisk lyftkraft och motordriven lyftkraft i form av motorkraft.
Aerodynamisk lyftning som involverar vingar är den vanligaste, med fastvingade flygplan som hålls i luften genom att vingar rör sig framåt, och rotorfarkoster av snurrande vingformade rotorer som ibland kallas "roterande vingar". En vinge är en plan, horisontell yta, vanligtvis formad i tvärsnitt som en aerofoil . För att flyga måste luft strömma över vingen och generera lyft . En flexibel vinge är en vinge gjord av tyg eller tunt arkmaterial, ofta sträckt över en styv ram. En drake är bunden till marken och förlitar sig på vindens hastighet över dess vingar, som kan vara böjliga eller stela, fasta eller roterande.
Med motorlyft riktar flygplanet sin motorkraft vertikalt nedåt. V/STOL -flygplan, såsom Harrier-hoppjet och Lockheed Martin F-35B, startar och landar vertikalt med hjälp av motordriven lyftning och övergår till aerodynamisk lyftning i stadig flygning.
En ren raket brukar inte betraktas som en aerodyne eftersom den inte är beroende av luften för sitt lyft (och kan till och med flyga ut i rymden); emellertid har många aerodynamiska lyftfordon drivits eller assisterats av raketmotorer. Raketdrivna missiler som får aerodynamiskt lyft i mycket hög hastighet på grund av luftflödet över sina kroppar är ett marginellt fall.
Fastvinge
Föregångaren till flygplanet med fast vingar är draken . Medan ett flygplan med fasta vingar förlitar sig på sin hastighet framåt för att skapa luftflöde över vingarna, är en drake bunden till marken och förlitar sig på att vinden blåser över dess vingar för att ge lyft. Drakar var den första typen av flygplan som flög och uppfanns i Kina omkring 500 f.Kr. Mycket aerodynamisk forskning gjordes med drakar innan testflygplan, vindtunnlar och datormodelleringsprogram blev tillgängliga.
Det första farkosten som var tyngre än luften som kunde kontrollera friflygning var segelflygplan . Ett segelflygplan designat av George Cayley genomförde den första riktiga bemannade, kontrollerade flygningen 1853.
Det praktiska, motordrivna flygplanet med fast vingar (flygplanet eller flygplanet) uppfanns av Wilbur och Orville Wright . Förutom metoden för framdrivning kännetecknas flygplan med fasta vingar i allmänhet av sin vingkonfiguration . De viktigaste vingegenskaperna är:
- Antal vingar — monoplan , biplan , etc.
- Vingstöd — Stag eller fribärande, styvt eller flexibelt.
- Vingplanform – inklusive bildförhållande , svepvinkel och eventuella variationer längs spännvidden (inklusive den viktiga klassen deltavingar ) .
- Placering av den horisontella stabilisatorn, om sådan finns.
- Dihedral vinkel — positiv, noll eller negativ (anhedral).
Ett flygplan med variabel geometri kan ändra sin vingkonfiguration under flygning.
En flygande vinge har ingen flygkropp, även om den kan ha små blåsor eller baljor. Motsatsen till detta är en lyftkropp , som inte har några vingar, även om den kan ha små stabiliserings- och kontrollytor.
Ving-i-mark-effektfordon betraktas i allmänhet inte som flygplan. De "flyger" effektivt nära markytan eller vattnet, som konventionella flygplan under start. Ett exempel är den ryska ekranoplan med smeknamnet " Kaspiska havsmonstret ". Människodrivna flygplan förlitar sig också på markeffekt för att förbli luftburna med minimal pilotkraft, men detta beror bara på att de är så underdrivna – i själva verket kan flygplanet flyga högre.
Rotorcraft
.jpg)
Rotorfarkoster, eller flygplan med roterande vingar, använder en roterande rotor med blad i tvärsnitt (en roterande vinge) för att ge lyft. Typer inkluderar helikoptrar , autogyros och olika hybrider som gyrodyner och sammansatta rotorfarkoster.
Helikoptrar har en rotor vriden av en motordriven axel. Rotorn trycker luft nedåt för att skapa lyft. Genom att luta rotorn framåt lutas det nedåtgående flödet bakåt, vilket ger dragkraft för flygning framåt. Vissa helikoptrar har mer än en rotor och några har rotorer som vrids av gasjetstrålar vid spetsarna. Vissa har en svansrotor för att motverka rotation av huvudrotorn och för att underlätta riktningskontroll.
Autogyros har omotoriserade rotorer, med ett separat kraftverk för att ge dragkraft. Rotorn lutas bakåt. När autogyrot rör sig framåt blåser luft uppåt över rotorn, vilket får den att snurra. Denna spinning ökar hastigheten på luftflödet över rotorn, för att ge lyft. Rotordrakar är motordrivna autogyron, som bogseras för att ge dem fart framåt eller tjudras till ett statiskt ankare i stark vind för kited flygning.
Cyclogyros roterar sina vingar kring en horisontell axel.
Sammansatta rotorfarkoster har vingar som ger en del eller hela lyftet i framåtflygning. De klassas numera som motordrivna lyfttyper och inte som rotorfarkoster. Tiltrotorflygplan (som Bell Boeing V-22 Osprey ), tiltwing- , tail-sitter- och coleopterflygplan har sina rotorer/ propellrar horisontella för vertikal flygning och vertikala för framåtflygning.
Andra lyftmetoder
.jpg)
- En lyftkropp är en flygplanskropp formad för att producera lyft. Om det finns några vingar är de för små för att ge betydande lyft och används endast för stabilitet och kontroll. Lyftkroppar är inte effektiva: de lider av högt luftmotstånd och måste också färdas i hög hastighet för att generera tillräckligt med lyft för att flyga. Många av forskningsprototyperna, som Martin Marietta X-24 , som ledde fram till rymdfärjan , var lyftkroppar, även om rymdfärjan inte är det, och vissa överljudsmissiler får lyft från luftflödet över en rörformad kropp.
- Motordrivna lyfttyper förlitar sig på motorhärledda lyft för vertikal start och landning ( VTOL ). De flesta typer övergår till fastvingslyft för horisontell flygning. Klasser av drivna hisstyper inkluderar VTOL- jetflygplan (som Harrier-hoppstrålen ) och tiltrotorer , som Bell Boeing V-22 Osprey , bland andra. Några experimentella konstruktioner förlitar sig helt på motorkraft för att ge lyft under hela flygningen, inklusive personliga svävplattformar för fläktlyft och jetpack. VTOLs forskningsdesigner inkluderar Rolls-Royce Thrust Measuring Rig .
- Flettner -flygplanet använder en roterande cylinder i stället för en fast vinge, vilket får lyft från Magnus-effekten .
- Ornithoptern får dragkraft genom att flaxa med vingarna .
Storlek och hastighet extremer
Storlek
De minsta flygplanen är leksaker/nöjesartiklar och nanoflygplan .
Det största flygplanet efter dimensioner och volym (från och med 2016) är den 302 fot (92 m) långa British Airlander 10 , en hybrid luftskepp, med helikopter och fasta vingar, och enligt uppgift kapabel till hastigheter upp till 90 mph (140 km/ h; 78 kn), och en luftburen uthållighet på två veckor med en nyttolast på upp till 22 050 lb (10 000 kg).
Det största flygplanet i vikt och största reguljära fastvingade flygplan som någonsin byggts, från och med 2016, var Antonov An-225 Mriya . Den sovjetbyggda ( ukrainska SSR ) sexmotoriga transporten på 1980-talet var 84 m (276 fot) lång, med ett 88 m (289 fot) vingspann. Den har världsrekordet för nyttolast, efter att ha transporterat 428 834 lb (194 516 kg) gods, och har flugit 100 t (220 000 lb) laster kommersiellt. Med en maximal lastvikt på 550–700 t (1 210 000–1 540 000 lb) var det också det tyngsta flygplanet som byggts hittills. Den kunde kryssa i 500 mph (800 km/h; 430 kn). Flygplanet förstördes under det rysk-ukrainska kriget .
De största militära flygplanen är ukrainaren Antonov An-124 Ruslan (världens näst största flygplan, även använt som civil transport), och amerikanska Lockheed C-5 Galaxy- transport, vägande, lastad, över 380 t (840 000 lb). Den 8-motoriga, kolv/propellern Hughes H-4 Hercules "Spruce Goose" — en amerikansk träflygbåtstransport från andra världskriget med ett större vingspann (94m/260ft) än något nuvarande flygplan och en stjärthöjd lika med den högsta (Airbus) A380-800 på 24,1m/78ft) — flög bara ett kort hopp i slutet av 1940-talet och flög aldrig ut ur markeffekten .
De största civila flygplanen, förutom de ovannämnda An-225 och An-124, är Airbus Beluga -frakttransportderivatet från Airbus A300 -jetflygplanet, Boeing Dreamlifter -frakttransportderivatet från Boeing 747 -jetflygplanet/transporten (747:an) -200B var, vid sin skapelse på 1960-talet, det tyngsta flygplanet som någonsin byggts, med en maximal vikt på över 400 t (880 000 lb)), och dubbeldäckaren Airbus A380 "super-jumbo" jetflygplan (världens största passagerare ) . trafikflygplan).
Hastigheter
Den snabbaste registrerade motordrivna flygningen och den snabbaste registrerade flygningen av ett luftandningsdrivet flygplan var av NASA X-43 A Pegasus , ett scramjet -drivet, hypersoniskt experimentellt forskningsflygplan med lyftkropp , vid Mach 9,6, exakt 3 292,8 m/s (11 854 km/h; 6 400,7 kn; 7 366 mph). X-43A satte det nya märket och slog sitt eget världsrekord på Mach 6,3, exakt 2 160,9 m/s (7 779 km/h; 4 200,5 kn; 4 834 mph), satt i mars 2004, på sin tredje och sista flygning på 16 november 2004.
Före X-43A var den snabbaste registrerade flygningen med motordrivet flygplan (och fortfarande rekordet för det snabbaste bemannade, motordrivna flygplanet / snabbaste bemannade, icke-rymdfarkoster) av det nordamerikanska X-15A-2 , raketdrivet flygplan kl. Mach 6,72, eller 2 304,96 m/s (8 297,9 km/h; 4 480,48 kn; 5 156,0 mph), den 3 oktober 1967. På en flygning nådde den en höjd av 354 300 fot (108 000 m).
De snabbaste kända produktionsflygplanen (andra än raketer och missiler) för närvarande eller tidigare i drift (från 2016) är:
- Det snabbaste flygplanet med fasta vingar, och det snabbaste segelflygplanet, är rymdfärjan , en raket-glidarhybrid, som har återvänt in i atmosfären som ett fastvingat segelflygplan med mer än Mach 25, lika med 8 575 m/s (30 870 km) /h; 16 668 kn; 19 180 mph).
- Det snabbaste militära flygplanet som någonsin byggts: Lockheed SR-71 Blackbird , ett amerikanskt spaningsjetflygplan med fast vingar, känt för att flyga över Mach 3,3, lika med 1 131,9 m/s (4 075 km/h; 2 200,2 kn; 2 532 mph). Den 28 juli 1976 satte en SR-71 rekordet för det snabbaste och högst flygande operativa flygplanet med ett absolut hastighetsrekord på 2 193 mph (3 529 km/h; 1 906 kn; 980 m/s) och ett absolut höjdrekord på 85 068 fot (25 929 m). Vid sin pensionering i januari 1990 var det det snabbaste luftandande flygplanet/snabbaste jetflygplanet i världen, ett rekord som fortfarande står sig i augusti 2016.
- Notera: Vissa källor hänvisar till den ovan nämnda X-15 som det "snabbaste militära flygplanet" eftersom det delvis var ett projekt av den amerikanska flottan och flygvapnet; dock användes inte X-15 i icke-experimentella faktiska militära operationer.
- De snabbaste nuvarande militärflygplanen är den sovjetiska/ryska Mikoyan-Gurevich MiG-25 — kapabel till Mach 3,2, lika med 1 097,6 m/s (3 951 km/h; 2 133,6 kn; 2 455 mph), på bekostnad av motorskador, eller Mach 2,83, lika med 970,69 m/s (3 494,5 km/h; 1 886,87 kn; 2 171,4 mph), normalt — och ryska Mikoyan MiG-31 E (även kapabel till Mach 2,83 normalt). Båda är stridsflygplan, i aktiv verksamhet från och med 2016.
- Det snabbaste civila flygplanet som någonsin byggts och det snabbaste passagerarflygplanet som någonsin byggts: det kortvariga överljudsflygplanet Tupolev Tu-144 (Mach 2,35, 1 600 mph, 2 587 km/h), som antogs ha en fart på omkring Mach 2,2. Tu-144 (officiellt trafikerad från 1968 till 1978, som slutade efter två krascher med den lilla flottan) överlevdes av sin rival, Concorde ( Mach 2.23), ett fransk/brittisk överljudsflygplan, känt för att kryssa i Mach 2.02 (1.450 mph). , 2 333 kmh på marschhöjd), fungerade från 1976 tills den lilla Concorde-flottan grundstöts permanent 2003, efter kraschen av en i början av 2000-talet.
- Det snabbaste civila flygplanet som flyger för närvarande: Cessna Citation X , ett amerikanskt affärsjetplan, kapabel till Mach 0,935, eller 320,705 m/s (1 154,54 km/h; 623,401 kn; 717,40 mph). Dess rival, det amerikanska affärsjetplanet Gulfstream G650 , kan nå Mach 0,925, eller 317,275 m/s (1 142,19 km/h; 616,733 kn; 709,72 mph)
- Det snabbaste flygplanet som flyger för närvarande är Boeing 747 , som anges som kapabelt att kryssa över Mach 0,885, 303,555 m/s (1 092,80 km/h; 590,064 kn; 679,03 mph). Tidigare var de snabbaste den oroliga, kortlivade ryska (Sovjetunionen) Tupolev Tu-144 SST (Mach 2,35; lika med 806,05 m/s (2 901,8 km/h; 1 566,84 kn; 1 803,1 mph)) och Concord French/ British , med en maxhastighet på Mach 2,23 eller 686 m/s (2 470 km/h; 1 333 kn; 1 530 mph) och en normal marschhastighet på Mach 2 eller 320,705 m/s (1 154,54 km/h; 623,401 mph); . Före dem Convair 990 Coronado jetplan från 1960-talet i över 600 mph (970 km/h; 520 kn; 270 m/s).
Framdrivning
Omotoriserade flygplan
Segelflygplan är tyngre än luftflygplan som inte använder framdrivning när de väl är i luften. Start kan ske genom att sjösätta framåt och nedåt från en hög plats, eller genom att dra upp i luften på en bogserlina, antingen med en markbaserad vinsch eller ett fordon, eller med ett motordrivet "dragflygplan". För att ett segelflygplan ska behålla sin lufthastighet framåt och lyfta, måste det sjunka i förhållande till luften (men inte nödvändigtvis i förhållande till marken). Många segelflygplan kan "sväva", dvs få höjd från uppströmmar såsom termiska strömmar. Det första praktiska, kontrollerbara exemplet designades och byggdes av den brittiske vetenskapsmannen och pionjären George Cayley , som många känner igen som den första flygingenjören. Vanliga exempel på segelflygplan är segelflygplan , hängflygplan och skärmflygare .
Ballonger driver med vinden, men normalt kan piloten kontrollera höjden, antingen genom att värma luften eller genom att släppa ballast, vilket ger viss riktningskontroll (eftersom vindriktningen ändras med höjden). En vingformad hybridballong kan glida i riktning när den stiger eller faller; men en sfäriskt formad ballong har inte sådan riktningskontroll.
Drakar är flygplan som är bundna till marken eller annat föremål (fast eller rörligt) som upprätthåller spänningen i tjuder- eller draklinjen ; de förlitar sig på virtuell eller verklig vind som blåser över och under dem för att generera lyft och drag. Kytoons är ballong-drake-hybrider som är formade och tjudrade för att erhålla kitingavböjningar och kan vara lättare än luft, neutralt flytande eller tyngre än luft.
Motordrivna luftfartyg
Motordrivna flygplan har en eller flera inbyggda mekaniska kraftkällor, vanligtvis flygplansmotorer även om gummi och arbetskraft också har använts. De flesta flygplansmotorer är antingen lätta kolvmotorer eller gasturbiner . Motorbränsle lagras i tankar, vanligtvis i vingarna men större flygplan har också ytterligare bränsletankar i flygkroppen .
Propellerflygplan
Propellerflygplan använder en eller flera propellrar (luftskruvar) för att skapa dragkraft i framåtriktning. Propellern är vanligtvis monterad framför kraftkällan i traktorkonfiguration men kan monteras bakom i pusher-konfiguration . Variationer av propellerlayout inkluderar kontraroterande propellrar och kanalfläktar .
Många typer av kraftverk har använts för att driva propellrar. Tidiga luftskepp använde mankraft eller ångmaskiner . Den mer praktiska förbränningskolvmotorn användes till praktiskt taget alla flygplan med fast vingar fram till andra världskriget och används fortfarande i många mindre flygplan. Vissa typer använder turbinmotorer för att driva en propeller i form av en turboprop eller propfan . Människodriven flygning har uppnåtts, men har inte blivit ett praktiskt transportmedel. Obemannade flygplan och modeller har också använt kraftkällor som elmotorer och gummiband.
Jetplan
Jetflygplan använder luftandande jetmotorer , som tar in luft, bränner bränsle med den i en förbränningskammare och accelererar avgaserna bakåt för att ge dragkraft.
Olika jetmotorkonfigurationer inkluderar turbojet och turbofläkt , ibland med tillägg av en efterbrännare . De utan roterande turbomaskiner inkluderar pulsejet och ramjet . Dessa mekaniskt enkla motorer producerar ingen dragkraft när de är stillastående, så flygplanet måste skjutas upp till flyghastighet med hjälp av en katapult, som V- 1 flygande bomb , eller en raket, till exempel. Andra motortyper inkluderar motorjet och dubbelcykel Pratt & Whitney J58 .
Jämfört med motorer som använder propellrar kan jetmotorer ge mycket högre dragkraft, högre hastigheter och, över cirka 40 000 fot (12 000 m), större effektivitet. De är också mycket mer bränslesnåla än raketer . Som en följd av detta använder nästan alla stora flygplan med hög hastighet eller hög höjd jetmotorer.
Rotorcraft
Vissa rotorfarkoster, som helikoptrar , har en motordriven roterande vinge eller rotor , där rotorskivan kan vinklas något framåt så att en del av dess lyft är riktat framåt. Rotorn kan, liksom en propeller, drivas av en mängd olika metoder såsom en kolvmotor eller turbin. Experiment har även använt jetmunstycken vid rotorbladsspetsarna .
Andra typer av motordrivna flygplan
- Det har ibland experimenterats med raketdrivna flygplan , och jaktplanet Messerschmitt Me 163 Komet såg till och med action under andra världskriget. Sedan dess har de varit begränsade till forskningsflygplan, som den nordamerikanska X-15 , som reste upp i rymden där luftandande motorer inte kan fungera (raketer bär sin egen oxidant). Raketer har oftare använts som ett komplement till huvudkraftverket, typiskt för raketassisterad start av tungt lastade flygplan, men också för att ge höghastighetsstreckkapacitet i vissa hybridkonstruktioner som Saunders-Roe SR.53 .
- Ornithoptern får dragkraft genom att flaxa med vingarna . Den har funnit praktisk användning i en modellhök som används för att frysa bytesdjur till stillhet så att de kan fångas, och i leksaksfåglar.
Design och konstruktion
Flygplan är designade enligt många faktorer såsom kunders och tillverkarens efterfrågan, säkerhetsprotokoll och fysiska och ekonomiska begränsningar. För många typer av flygplan regleras designprocessen av nationella luftvärdighetsmyndigheter.
De viktigaste delarna av ett flygplan är generellt indelade i tre kategorier:
- Strukturen (" flygplan ") omfattar de huvudsakliga lastbärande elementen och tillhörande utrustning, såväl som flygkontroller .
- Framdrivningssystemet (" kraftverk ") (om det drivs) innefattar kraftkällan och tillhörande utrustning, såsom beskrivits ovan .
- Avioniken omfattar de elektriska och elektroniska styr- , navigations- och kommunikationssystemen.
Strukturera
Tillvägagångssättet för strukturell design varierar stort mellan olika typer av flygplan. Vissa, såsom paragliders, består endast av flexibla material som verkar i spänning och förlitar sig på aerodynamiskt tryck för att hålla sin form. En ballong förlitar sig på samma sätt på inre gastryck, men kan ha en styv korg eller gondol under sig för att bära dess nyttolast. Tidiga flygplan, inklusive luftskepp , använde ofta böjligt dopat flygplanstyg som täcker för att ge en någorlunda slät aeroskal sträckt över en stel ram. Senare flygplan använde semi- monocoque -tekniker, där huden på flygplanet är tillräckligt styv för att dela mycket av flyglasterna. I en äkta monocoque-design finns ingen intern struktur kvar. Med den senaste tidens tonvikt på hållbarhet har hampa fått en del uppmärksamhet, med ett mycket mindre koldioxidavtryck och 10 gånger starkare än stål, kan hampa bli standarden för tillverkning i framtiden.
De viktigaste strukturella delarna av ett flygplan beror på vilken typ det är.
Aerostater
Typer som är lättare än luft kännetecknas av en eller flera gaspåsar, vanligtvis med en stödjande struktur av flexibla kablar eller ett styvt ramverk som kallas dess skrov. Andra element såsom motorer eller en gondol kan också fästas på den bärande strukturen.
Aerodynes
Typer som är tyngre än luft kännetecknas av en eller flera vingar och en central flygkropp . Flygkroppen bär vanligtvis också en svans eller empennage för stabilitet och kontroll, och ett underrede för start och landning. Motorer kan vara placerade på flygkroppen eller vingarna. På ett flygplan med fast vingar är vingarna stelt fast vid flygkroppen, medan på ett rotorfarkoster är vingarna fästa vid en roterande vertikal axel. Mindre konstruktioner använder ibland flexibla material för en del av eller hela strukturen, som hålls på plats antingen av en styv ram eller av lufttryck. De fasta delarna av strukturen utgör flygplanet .
Kraft
Källan till drivkraft för ett flygplan kallas normalt motorkraft om och inkluderar motor eller motor , propeller eller rotor , (om någon), jetmunstycken och dragkraftsomkastare ( några) och tillbehör som är väsentliga för motorns eller motorns funktion (t.ex.: startmotor , tändsystem , insugssystem , avgassystem , bränslesystem , smörjsystem , motorkylsystem och motorkontroller).
Motordrivna flygplan drivs vanligtvis av förbränningsmotorer ( kolv eller turbin ) som bränner fossila bränslen - vanligtvis bensin ( avgas ) eller jetbränsle . Ett mycket fåtal drivs av raketkraft , ramjet- framdrivning eller av elmotorer , eller av förbränningsmotorer av andra typer, eller med andra bränslen. Ett fåtal har drivits, för korta flygningar, av mänsklig muskelenergi (t.ex. Gossamer Condor) .
Avionics
Flygelektroniken omfattar alla elektroniska flygkontrollsystem för flygplan och tillhörande utrustning, inklusive elektronisk cockpitinstrumentering , navigering, radar , övervakning och kommunikationssystem .
Flygegenskaper
Flygkuvert
Flygplanet för ett flygplan hänvisar till dess godkända designförmåga när det gäller flyghastighet , lastfaktor och höjd. Begreppet kan också syfta på andra bedömningar av flygplanets prestanda såsom manövrerbarhet. När ett flygplan missbrukas, till exempel genom att dyka det i för hög hastighet, sägs det flygas utanför kuvertet , något som anses dumdristigt eftersom det har tagits utanför de designgränser som fastställts av tillverkaren. Att gå utanför kuvertet kan ha ett känt resultat som fladder eller inträde i ett icke-återställbart snurr (möjliga orsaker till gränsen).
Räckvidd
Räckvidden är avståndet ett flygplan kan flyga mellan start och landning , begränsat av den tid det kan förbli i luften.
För ett motordrivet flygplan bestäms tidsgränsen av bränslebelastningen och förbrukningshastigheten.
För ett flygplan utan motor är den maximala flygtiden begränsad av faktorer som väderförhållanden och pilotens uthållighet. Många flygplanstyper är begränsade till dagsljus, medan ballonger begränsas av tillgången på lyftgas. Räckvidden kan ses som den genomsnittliga markhastigheten multiplicerad med den maximala tiden i luften.
Airbus A350-900ULR är nu det flygplan med längsta räckvidd. [ citat behövs ]
Flygdynamik
Flygdynamik är vetenskapen om flygfordonsorientering och kontroll i tre dimensioner. roll De tre kritiska parametrarna för flygdynamik är rotationsvinklarna runt tre axlar som passerar genom fordonets tyngdpunkt , känd som pitch , och yaw .
- Rulla är en rotation kring den längsgående axeln (motsvarande rullning eller krängning av ett fartyg) som ger en upp- och nerrörelse av vingspetsarna mätt med krängnings- eller krängningsvinkeln.
- Pitch är en rotation kring den horisontella sidoaxeln som ger en upp- och nerrörelse av flygplanets nos mätt med anfallsvinkeln .
- Yaw är en rotation kring den vertikala axeln som ger en sida-till-sida-rörelse av näsan, känd som sideslip.
Flygdynamik handlar om stabiliteten och kontrollen av ett flygplans rotation kring var och en av dessa axlar.
Stabilitet
Ett flygplan som är instabilt tenderar att avvika från sin avsedda flygbana och är därför svårt att flyga. Ett mycket stabilt flygplan tenderar att hålla sig på sin flygbana och är svårt att manövrera. Därför är det viktigt för varje design att uppnå önskad grad av stabilitet. Sedan den utbredda användningen av digitala datorer är det allt vanligare att konstruktioner är i sig instabila och förlitar sig på datoriserade kontrollsystem för att ge konstgjord stabilitet.
En fast vinge är vanligtvis instabil i stigning, rullning och girning. Stig- och girstabilitet för konventionella konstruktioner med fasta vingar kräver horisontella och vertikala stabilisatorer, som fungerar på samma sätt som fjädrarna på en pil. Dessa stabiliserande ytor tillåter jämvikt mellan aerodynamiska krafter och stabiliserar flygdynamiken för stigning och girning. De är vanligtvis monterade på stjärtsektionen ( empennage ), även om i canard -layouten ersätter den bakre huvudvingen canard-förplanet som stigningsstabilisator. Tandemvingar och svanslösa flygplan förlitar sig på samma allmänna regel för att uppnå stabilitet, den bakre ytan är den stabiliserande.
En roterande vinge är vanligtvis instabil i giring, vilket kräver en vertikal stabilisator.
En ballong är vanligtvis mycket stabil i stigning och rullning på grund av hur nyttolasten slängs under lyftens centrum.
Kontrollera
Flygkontrollytor gör det möjligt för piloten att kontrollera ett flygplans flygläge och är vanligtvis en del av vingen eller monterade på, eller integrerade med, tillhörande stabiliserande yta. Deras utveckling var ett avgörande framsteg i flygplanens historia, som fram till dess varit okontrollerbar under flygning.
Flygtekniker utvecklar styrsystem för ett fordons orientering (attityd) kring dess masscentrum . Styrsystemen inkluderar ställdon, som utövar krafter i olika riktningar och genererar rotationskrafter eller moment kring flygplanets aerodynamiska centrum och därmed roterar flygplanet i stigning, rullning eller girning. Till exempel är ett stigningsmoment en vertikal kraft som appliceras på ett avstånd framåt eller bakåt från flygplanets aerodynamiska centrum, vilket gör att flygplanet lutar uppåt eller nedåt. Kontrollsystem används också ibland för att öka eller minska luftmotståndet, till exempel för att bromsa flygplanet till en säker hastighet för landning.
De två huvudsakliga aerodynamiska krafterna som verkar på alla flygplan är lyft som stöder det i luften och drag mot dess rörelse. Styrytor eller andra tekniker kan också användas för att påverka dessa krafter direkt, utan att inducera någon rotation.
Effekter av flygplansanvändning
Flygplan tillåter långväga resor i hög hastighet och kan vara ett mer bränsleeffektivt transportsätt under vissa omständigheter. Flygplan har miljö- och klimatpåverkan utöver hänsyn till bränsleeffektivitet. De är också relativt bullriga jämfört med andra former av resor och flygplan på hög höjd genererar spärrar , vilket experimentella bevis tyder på kan förändra vädermönster .
Används för flygplan
Flygplan tillverkas i flera olika typer optimerade för olika användningsområden; militära flygplan , som inte bara inkluderar stridstyper utan många typer av stödjande flygplan, och civila flygplan , som inkluderar alla icke-militära typer, experimentella och modell.
Militär
Ett militärt flygplan är alla luftfartyg som drivs av en laglig eller upprorisk beväpnad tjänst av något slag. Militära flygplan kan vara antingen strids- eller icke-stridsflygplan:
- Stridsflygplan är flygplan designade för att förstöra fiendens utrustning med hjälp av sin egen beväpning. Stridsflygplan delar sig brett in i stridsflygplan och bombplan , med flera typer däremellan, såsom stridsbombplan och attackflygplan , inklusive attackhelikoptrar .
- Icke-stridsflygplan är inte konstruerade för strid som sin primära funktion, men kan bära vapen för självförsvar. Icke-stridsroller inkluderar sök och räddning, spaning, observation, transport, träning och lufttankning . Dessa flygplan är ofta varianter av civila flygplan.
De flesta militära flygplan drivs tyngre än luft. Andra typer, såsom segelflygplan och ballonger, har också använts som militärflygplan; till exempel användes ballonger för observation under det amerikanska inbördeskriget och första världskriget , och militära glidflygplan användes under andra världskriget för att landsätta trupper.
Civil
Civila flygplan delas in i kommersiella och allmänna typer, men det finns vissa överlappningar.
Kommersiella flygplan inkluderar typer avsedda för reguljärflyg och charterflyg, som transporterar passagerare, post och annan last . De större passagerartransporterna är flygplan, varav de största är bredkroppsflygplan . Vissa av de mindre typerna används även inom allmänflyget , och några av de större används som VIP-flygplan .
Allmänflyg är ett samlat system som täcker andra typer av privat (där piloten inte får betalt för tid eller kostnader) och kommersiell användning, och involverar ett brett utbud av flygplanstyper som affärsjets (bizjets) , tränare , hemmabyggda , segelflygplan , krigsfåglar och luftballonger för att nämna några. De allra flesta flygplan idag är allmänna flygtyper.
Experimentell
Ett experimentflygplan är ett som inte har bevisats till fullo under flygning, eller som har ett Special Airworthiness Certificate , kallat Experimental Certificate i USA-språk. Detta innebär ofta att flygplanet testar ny rymdteknik, även om termen också syftar på amatörbyggda och kitbyggda flygplan, av vilka många är baserade på beprövade konstruktioner.
Modell
Ett modellflygplan är en liten obemannad typ gjord för att flyga för skojs skull, för statisk visning, för aerodynamisk forskning eller för andra ändamål. En skalenlig modell är en kopia av någon större design.
Se även
Listor
- Tidiga flygmaskiner
- Flyghöjdrekord
- Lista över flygplan
- Lista över civila flygplan
- Lista över stridsflygplan
- Lista över enskilda flygplan
- Lista över stora flygplan
- Lista över flyg-, rymd- och flygtermer
Ämnen
- Flygplanskapning
- Sökning av flygplan
- Flygledning
- Flygplats
- Flygande bil
- Personligt flygfordon
- Motorad fallskärm
- Rymdskepp
- Rymdplan
- Gunston, Bill (1987). Jane's Aerospace Dictionary 1987 . London, England: Jane's Publishing Company Limited. ISBN 978-0-7106-0365-4 .
externa länkar
Historia
- Utvecklingen av moderna flygplan (NASA)
- Virtuella museet
- Smithsonian Air and Space Museum - onlinesamling med särskilt fokus på flygplans och rymdfarkosts historia
- Amazing Early Flying Machines Arkiverad 13 december 2009 på Wayback Machine -bildspelet av Life Magazine
Information
- Airliners.net
- Aviation Dictionary - gratis flygtermer, fraser och jargonger
- New Scientists flygsida
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nationalbibliotek | |
|---|---|
| Övrig | |
