flugvél

frá Wikipedia, ókeypis alfræðiorðabókinni
Fara í siglingar Fara í leit
Cessna 172 : Með meira en 44.000 einingum, vinsælustu flugvélategund í heimi
Airbus A380 : Stærsta mass- framleitt borgaraleg airliner í sögu flugmála
Orrustuflugvélar af ýmsum kynslóðum yfir New York-The General Dynamics F-16 , North American P-51 , Fairchild-Republic A-10 og McDonnell Douglas F-15 (frá vinstri til hægri)

Flugvél er loftfar sem er þyngri en loft og býr dynamic lyftu sem þarf til þess flug með non-snúningur lyfta fleti. Í þrengri skilgreiningu Alþjóðaflugmálastofnunarinnar (ICAO) er hún alltaf vélknúin flugvél. Rekstur flugvéla í flugi tekur þátt í lögum um flugumferð .

Talmálslegann, flugvélar eru stundum einnig kölluð "flugmenn", [1] Hins vegar er helsta merking hugtaksins flier er flugmaðurinn .

skilgreiningu

The International Civil Aviation Organization (ICAO) skilgreinir hugtakið flugvél sem hér segir:

Flugvél . Vélknúin flugvél sem er þyngri en loft og leiðir lyftu sína í flugi fyrst og fremst af loftdrifafræðilegum viðbrögðum á yfirborði sem haldast fast við gefnar flugskilyrði.

- Alþjóðaflugmálastofnun [2]

Á lögfræðilegri tungu er flugvél vélknúin flugvél, þyngri en (loftið sem hún flytur), sem er lyft með vængjum sem eru óbreyttir við stöðugar flugaðstæður, almennt kallað vélknúin flugvél . Svo þegar lagatexti vísar til flugvéla , þá vísar hann alltaf aðeins til knúinna flugvéla, ekki sviffluga , sviffluga og örljósa . Síðarnefndu eru undirflokkur lofti íþróttatækjum í Þýskalandi .

Sumir höfundar nota breiðari skilgreiningu þar sem snúningsvængflugvélar eru einnig undirhópur flugvéla. Raunverulegum flugvélum er síðan vísað til betri aðgreiningar eins og flugvélar með fastan væng, flugvélar með fastan væng eða flugvélar með fastan væng. [3] [4] Þessi flokkun stangast bæði á við lagaskilgreiningu og almenna notkun og má því líta á hana sem úrelta. [5]

Skilgreiningin sem notuð er í þessari grein er byggð á almennri merkingu hugtaksins flugvél , sem nær til allra flugvéla sem hafa skrokk með föstum vængjum. [6] [7]

Aðgreining frá öðrum flugvélum

Geimflugvélar eins og geimskutlan byrja eins og eldflaugar og lenda eins og flugvélar
VTOL UAV Hummingbird flýgur með því að flagga vængjunum

Í flugvélum myndast lyftan - þegar flugvélin færist áfram - með því að beygja nauðsynlegt loftflæði á vængina (með viðeigandi sniði og árásarhorni ). Sem afleiðing af beygingunni berst hvati sem er beint lóðrétt niður á loft. Samkvæmt fyrstu lögmáli Newtons krefst þessi breyting á straumstefnu niður á við stöðugt verkandi afl. Samkvæmt þriðju lögmáli Newtons ( actio og reactio ) verkar jafnt og gagnstætt afl, lyftan, á vænginn. [8.]

Til viðbótar við stífa tengingu milli vængsins og flugvélarskipsins eru einnig breytanlegar og snúningsvænar flugvélar með nokkrum flugvélategundum þar sem vængirnir eru sveigjanlegir festir við flugvélaskrokkinn. Þannig er hægt að uppfylla rekstrarkröfur með þessum gerðum sem eru ekki mögulegar með stífri væng. Í víðari skilningi er fasta vængjarreglan einnig notuð af flugvélum með alveg sveigjanlega vængi, svo sem fallhlífarstökk og vélknúna fallhlífarstökk , svo og með aftengjanlegum vængjum eins og svifflugum .

Bifreiðar með jarðhrifum

Bifreiðar með jörðu fljúga með vængjum rétt fyrir ofan yfirborð jarðar og líkjast þannig lágflugvélum. Að jafnaði geta þeir ekki lyft sér út fyrir áhrifasvið jarðhrifa og eru því - líkt og sviffluga - ekki talin flugvélar.

Rotary wing flugvélar

Í hringlaga vængflugvélum ( þyrlur , þyrlur ) eru vængirnir smíðaðir í formi lárétts snúnings . Loftflæði yfir snúningsblöðin stafar af samsetningu snúningshreyfingar snúningsins og loftsins sem kemur frá eigin hreyfingu og vindi.

Hins vegar hafa sumar snúningsvængflugvélar, svo sem samsettar þyrlur eða samsettar flugvélar, auk aðal snúnings síns, meira eða minna langa, fasta vængi sem veita viðbótarlyftu.

Millistig milli fasta vængflugvéla og snúningsvængflugvéla eru breytanlegu flugvélarnar , sem geta breytt flugstillingum (flugstöðu) í flugi.

Eldflaugar

Ólíkt því sem loftfara er þeim eldflaugar flugurnar með eldflaugar vél ( hrökkva undan drifinu ) eftir útkast gerðar styðja massi óháðir loftstreymi, jafnvel ef það er hægt að hafa loftaflfræðilegir stjórn fleti fyrir áföngum flugáætlanir á andrúmsloftinu . Hins vegar eru þetta ekki notuð til flot, heldur aðeins til stöðugleika og stjórnunar. Sérstakt tilfelli er geimflugvélin sem venjulega byrjar með skotpalli og lendir í loftaflfræðilegu flugi . Það má líta á það sem flugvél.

Rotor flugvélar

Rotor flugvél er með Flettner snúningum sem stuðningsþætti, sem nota Magnus áhrifin . Jafnvel við gerð líkana finnast sjaldan flugvélar fyrir flugvélar og hafa enn sem komið er enga hagnýta þýðingu. Ekki má rugla þeim saman við snúningsvængflugvélar.

Sveifla flugvélum

Í fuglaflugum , einnig þekkt sem sveifluvængflugvélar , hreyfast vængirnir upp og niður eins og fuglvængur til að búa til lyftingu og framdrif. Þeir eru því stundum einnig kallaðir blaktvængir . Sérstaklega í árdaga flugsins var reynt að smíða sveifluflugvélar byggðar á fordæmi náttúrunnar. Það er ekki vitað að maður vopnaður flugvélar af þessari gerð hafa flogið svo langt, en það eru hagnýtur, fjarstýrt módel ornithopters og ör- njósnavélum, t.d. B. DelFly TU Delft .

Almenn uppbygging

Hefð er fyrir því að flugvél skiptist í þrjá aðalhópa (aðalbyggingarhópa): fluggrind, vélkerfi og búnað.

Flugvagn

Flugvagninn samanstendur af skrokknum, burðarvirki , halaeiningu , stjórnbúnaði og lendingarbúnaði fyrir landflugvélar eða flotum (flotum) fyrir sjóflugvélar . Í lóðréttu flugtaki og svifflugum af eldri hönnun er hægt að nota skriðlendingarbúnað í stað lendingarbúnaðar eða fljóta. Í mörgum, aðallega eldri ritum, er hugtakið flugvél eða einfaldlega fluggrind notað í stað fluggrindar. [9]

Skrokkur

Skrokkurinn er miðlægur burðarþáttur flestra flugvéla. Uppbyggingin er fest við hana og auk flugmanna hýsir hún einnig stóran hluta rekstrarbúnaðarins. Þegar um er að ræða farþegaflugvél, tekur skrokkurinn farþega. Oft er lendingarbúnaðurinn að öllu leyti eða að hluta til á skrokknum. Hægt er að samþætta vélarnar í skrokkinn. Í fljúgandi bátum myndar skrokkurinn aðal flotklefann.

Gerður er greinarmunur á mismunandi bolformum. Í dag eru hringlaga þverskurðir reglan ef vélin er með þrýstiklefa . Fraktvélar eru oft með rétthyrndan þverskurð til að hámarka hleðslumagnið. Flestar flugvélar hafa aðeins eina skrokk, það eru líka vélar með tvöföldum skrokkum og fljúgandi vængflugvélum .

Uppbygging

Vængur með blöðum náði um nokkrar gráður

Til viðbótar við einn eða fleiri vængi sem aðalhlutann samanstendur uppbyggingin af öllum íhlutum sem veita lyftu.

Hali eining

Halareiningin samanstendur af láréttum stöðugleika með lyftum og tilheyrandi snyrtitöppum, lóðréttum stöðugleika með stýri og snyrtitappa fyrir hann og snældur. Að auki er aðalverkefni halaeiningarinnar að koma á stöðugri gefinni flugstöðu og stefnu, og einnig að stjórna öllum þremur ásum flugvélarinnar.

Hali eining Stjórnun áhrif Axis kerfi
Halavél Lárétt stöðugleiki og lyfta Snúningur um þverás (kasta) Y ás
Lóðrétt stöðugleiki Lóðrétt fín og stýri Snúningur í kringum lóðrétta ásinn (yaw) Z ás
Yfirborðsstöðugleiki Aileron og spoiler Snúningur um lengdarás (veltingur) X ás

Stjórnbúnaður

Í föstu væng flugvélar, sem stjórna eining eða stjórn samanstendur af stjórn stafur eða stjórnloka dálk með stjórn horninu eða handwheel og stýri pedali með sem stjórna skipanir eru gefnar. Hægt er að nota tengingu, snúrur, vökvakerfi, rafmagn ( flug-fyrir-vír ) eða sjón ( flug-fyrir-ljós ) merki til að senda stjórnkrafta eða merki. Stýrisúlunni er skipt út fyrir hliðarstöngina á sumum nútíma flugvélum.

lendingarbúnaður

Lendingarbúnaðurinn gerir flugvél kleift að hreyfa sig á jörðu niðri, ná tilskildum flugtakshraða, taka á sig högg lendingarinnar og skelfir t.d. B. að dempa með höggum.

Vögnum er skipt í stífa, hálfstífa og afturkallanlega vagna. Stífur lendingarbúnaður heldur stöðu sinni óbreyttum meðan á fluginu stendur; hálfstífur lendingarbúnaðurinn er að hluta dreginn til baka (t.d. aðeins nefi lendingarbúnaðurinn). Hægt er að draga afturkallanlegan búnað til baka eftir flugtak og, ef nauðsyn krefur, falla undir lendingarbúnaðarflipa og þarf að framlengja hann aftur fyrir lendingu. Flugvélar með mikinn hámarkshraða eru alltaf með niðurfellanlegum lendingarbúnaði.

Einnig er hægt að flokka landbúnað í samræmi við fyrirkomulag þeirra. Algeng tegund lendingarbúnaðar er „nefhjólalendingarbúnaðurinn“, þar sem eitt eða fleiri lítil hjól eru fest við framhlið flugvélarinnar og aðal lendingarbúnaðurinn er fyrir aftan þyngdarpunkt flugvélarinnar. Þetta gerir gott útsýni fyrir tilraunaverkefni meðan akstri á jörðu í samanburði við áður víðtækri hali eða hali tengda gír með litlum hjól eða mala spori á skotti; það er sjaldan notað í dag. Sérstakt atriði er tandem undirvagninn, þar sem undirvagnshlutar framan og aftan á skrokknum eru jafnstórir og deila aðalálaginu; flugvélin er stöðug á hliðina með stuðningshjólum á vængnum.

Vél

Turbofan vél Boeing 747

Vélkerfi loftfars samanstendur af einni eða fleiri vélum (venjulega af sömu gerð) með fylgihlutum. Algengustu hönnunin er: fram og aftur stimplavél ( flugvélarvél ) með skrúfu , gastúrbína (skaftmótor) með skrúfu ( túrbóstýringu ) og túrbínuþotuhreyfill , aðallega í túrbofanhönnun . Ramjet vélar , eldflaugar eða rafmótorar eru sjaldgæfar / tilraunakenndar.

Aukabúnaðurinn felur í sér eldsneytiskerfi og línur, ef þörf krefur smurningarkerfi , vélkæling , vélarstuðningur og vélarhúðun.

Utan bardagaflugs eru þotuhreyflarnir ekki lengur samþættir í vængjum eða skrokknum af viðhaldsástæðum, Nimrod MRA4 er undantekning.

Steinolíu , icing , Mogas eða etanól eru oftast notuð sem eldsneyti.

Rekstrarbúnaður

Rekstrarbúnaður: stjórnklefi Dornier 228

Í rekstrarbúnaði loftfars eru allir þættir um borð í flugvél sem tilheyra ekki fluggrindinni og vélinni og eru nauðsynlegir fyrir örugga framkvæmd flugs. Það samanstendur af íhlutum til að fylgjast með flugstöðu , flugi og stöðu hreyfils, til siglingar , til fjarskipta , birgðakerfa, viðvörunarkerfa, öryggisbúnaðar og, ef nauðsyn krefur, sérstakur búnaður. Rafeindabúnaður rekstrarbúnaðarins er einnig kallaður flugfræði .

Í millitíðinni telja margir sérfræðingahöfundar ekki lengur stjórnbúnaðinn eða stjórnkerfið sem flugvél, heldur sem rekstrarbúnað, þar sem í nútíma flugvélum eru stjórnbúnaðurinn verulega undir áhrifum frá skynjurum rekstrarbúnaðarins og um borð í tölvum.

Byggingaraðferðir

Efni fyrir flugvélar ættu að hafa sem mestan styrk (sjá einnig sérstakan styrk ) gegn truflunum og kraftmiklu álagi , svo hægt sé að halda þyngd flugvélarinnar eins lágum og mögulegt er. Í grundvallaratriðum eru stál , létt málmblendi , tré , dúkur og plast sérstaklega hentugur fyrir flugvélagerð. Þó að viður allt að miðlungs stærð hafi verið notaður af skynsemi, er málmur og samsett smíði almennt valinn í flugvélagerð í dag, [10] þar sem mismunandi efni eru sameinuð á þann hátt að hver kostur þeirra bætir hver annan best.

Hægt er að útfæra mannvirki á flugvélum með ýmsum byggingaraðferðum. Það er hægt að gera greinarmun á fjórum byggingaraðferðum, trésmíði, blandaðri byggingu, málmsmíði og FRP smíði .

Timbur smíði

Innan útsýni yfir tréskrokk Fisher FP-202

Í tré byggingu, ramma úr tré langsum ól og ramma er límdur fyrir skrokkur, sem er þá planked með þunnt krossvið. Vængurinn samanstendur af einni eða tveimur spörum , sem svokölluð rif eru límd hornrétt að framan og aftan á. Rifin gefa vængnum rétta lögun. Fyrir framan bjálkann er vængurinn borinn með þunnum krossviði, þessi bretti er kölluð snúningsnef . Það kemur í veg fyrir að vængurinn snúist samsíða sparanum meðan á flugi stendur. Á bak við bjálkann er vængurinn þakinn dúk úr bómull eða sérstöku plasti. Þetta efni er límt við sparina eða snúningsnefið og á aftari brúnina sem tengir rifbeinin á afturbrún vængsins og húðuð með teygjulakki. Spennandi lakk dregst saman þegar það þornar og tryggir þannig að hlífin sé þétt. Þegar um er að ræða vélknúna flugvél verður einnig að sauma efnið á rifbeinin. Nútímalegri áklæði úr plasti dragast saman við upphitun, þau eru straujuð til að teygja. Þegar um er að ræða knúna flugvélar er áldufti blandað saman við efri lögin af spennulakki sem UV -vörn. Dæmi um slíkar flugvélar eru t.d. B. Schleicher Ka 2 eða Messerschmitt M17 . Hrein trésmíði er nú úrelt.

Málmsmíði

Málmbyggingin er algengasta gerð smíða í knúnum flugvélum. Skrokkurinn samanstendur af soðnum eða hnoðuðum málmgrind, sem er plankaður með málmplötum að utan. Vængirnir samanstanda af einum, þegar um stórar flugvélar er að ræða, nokkra spara sem rifin eru hnoðuð eða skrúfuð á. Eins og með skrokkinn er plankan úr þunnu málmplötu. Ein þekktasta málmknúna flugvélin er Cessna 172 en einnig eru málm svifflugur eins og LET L-13 Blaník .

Blönduð smíði

Skrokkurinn á Piper PA-18 (blönduð smíði: málmgrind og hlíf) hér án þekju við meiriháttar yfirferð

Blandaða byggingin er blanda af tré og málmbyggingu. Venjulega samanstendur skrokkurinn af soðnum málmgrind, sem er þakinn dúk, en vængirnir eru byggðir eins og í trébyggingunni. Hins vegar eru einnig flugvélar sem vængir samanstanda einnig af yfirbyggðum málmgrind. Grunnuppbygging spars og rifja er aðeins frábrugðin trébyggingu í efnunum sem notuð eru. Schleicher K 8 er flugvél með skrokk úr málmgrind og trévængjum, vængir Piper PA-18 eru úr álgrind.

Aileron í Schleicher ASK 21. FRP er slípað, einstök trefjaplastlag eru vel sýnileg.

Plastbygging

Í nokkur ár hefur málmbyggingu í auknum mæli verið skipt út fyrir trefja samsett plastbyggingu (FRP smíði í stuttu máli). Flugvélin samanstendur af mottum, aðallega ofnum úr gleri, aramíði eða koltrefjum, sem settar eru í mót, liggja í bleyti með tilbúið plastefni og síðan harðnað með hitun. Að auki er stuðningsefni, annaðhvort stíf froða eða hunangskaka uppbygging, límt á svæði flugvélarinnar sem þurfa að taka upp mikla orku. Einnig hér er ekki sleppt ramma í skrokknum og spörum í vængjunum. Framleiðsla FRP var fyrst notuð í svifflugi, fyrsta flugvélin í þessari smíði var FS 24 , frumgerðin var smíðuð frá 1953 til 1957 af Akaflieg Stuttgart . Í millitíðinni eru framleiðendur vélknúinna flugvéla hins vegar einnig að skipta yfir í FRP smíði. B. Diamond Aircraft eða Cirrus Design Corporation . Dæmi um byggingu FRP eru Schempp-Hirth Ventus eða Diamond DA40 . Sérstaklega í stórum flugvélagerð eru nú framleiddar samsetningar úr málmi og FRP smíði. Vinsælt dæmi er Airbus A380 .

Viðhald og endingartími

viðhald

Flugvélar eru háðar lögboðnum kröfum um viðhald vottaðra fyrirtækja alla ævi. Þessum er skipt í A-, B-, C- og D-Check, það síðarnefnda fer fram eftir um sex til tíu ár eða nokkra 10.000 flugtíma. Verið er að endurnýja alla vélina. Viðhaldstímabil hverfla er 20.000 flugtímar.

lífskeið

Öfugt við ákveðna einstaka íhluti eins og lendingarbúnað , eru flugvélar almennt ekki háðar hámarks notkunartíma. Við hönnun flugvéla sinna setja framleiðendur atvinnuflugvéla aðeins eitt markmiðsgildi fyrir endingartímann, hjá Boeing sem kallast lágmarkshönnunarþjónustumarkmið , hjá Airbus Design Service Goal (DSG). Þessi markmið eru byggð á dæmigerðri notkun innan 20 ára. Flestar gerðir eru hannaðar til að endast í kringum 50.000-60.000 flugtíma; fjöldi mögulegra fluga er á milli 20.000 þegar um er að ræða langdrægar flugvélar, t.d. B. Boeing 747 , og 75.000 fyrir stuttar flugvélar, t.d. B. Boeing 737 . [11] Það er farið yfir þessi lágmarksmarkmið í miklum mæli, sérstaklega með tilliti til aldurs og flugtíma. [11] Jafnvel áður en fyrsta vélin nær mörkum DSG býður Airbus upp á framlengd mörk Enhanced Service Goal (ESG) í tengslum við ákveðnar kröfur um viðhald. [12] Síðan 1988 hefur atvikið í flugi 243 hjá Aloha Airlines valdið víðtækri þreytuskaða (WFD) í eldri flugvélum til að vekja athygli yfirvalda og framleiðenda. Fyrir flugvélar með hámarks flugtakþyngd 75.000 pund (34 tonn), hefur flugmálayfirvöld krafist þess að framleiðendur gefi upp gildistakmarkanir (LOV) frá 2013–2017 (fer eftir aldri flugvélargerðar) síðan 2011, fram yfir sem flugvélin má ekki reka lengur. Þessi efri mörk eru vel yfir lágmarksmarkmiðinu 30.000–110.000 flug eða 65.000–160.000 flugtíma [12] [13] [14] Boeing áætlar að þegar elstu flugvélin taki gildi í júlí 2013 séu aðeins 25 Boeing vélar um allan heim fyrir ofan nýja LOV. [13] Herflugvélar eru hannaðar fyrir um það bil 15 ára endingartíma, en aðeins í 5.000–8.000 flugtíma.

Umferðarvél fer að meðaltali um 5 km fyrir hvert flug á malbikinu. Þetta leiðir til kílómetragjalds á jörðu meira en 250.000 km innan líftíma.

Grunnatriði: flot og drif

uppörvun

Öfl í flugvélinni

The stærð af the dynamic lyftikraftur á væng (með tilteknum þess upplýsingar ) ræðst af stærð horn af árás (hornið á milli flæddi lofti og plani í væng ), sniðið lögun, væng stærð , sem þéttleiki lofts og flæðishraði þess. Með því að auka árásarhornið við stöðugan flughraða eykst lyftan hlutfallslega; þetta á ekki við um sérkenni supersonísks flugs . Í flugvélum með lyftibúnaði er skrokkurinn þannig loftmótískt lagaður að hann veitir stóran hluta lyftunnar.

Í beinu flugi er lyftikrafturinn jafn þungi ( jafnvægi ); í flugbrögðum eins og flugtaki og klifri er það meiri og í niðurleið er það minna en þyngdarkrafturinn.

Tengsl milli lyftu, framdrifs og loftmótstöðu

Til að geta haldið áfram verður flugvélin að knýja fram knúning til að sigrast á toginu sem hamlar frjálsri hreyfingu áfram. Loftmótstöðu flugvélar er háð

  • formdráttur , einnig kallaður sníkjudýrsdráttur , sem stafar af núningi lofts í líkama flugvélarinnar,
  • úr floti. Sá úr flotinu háð, „framkallaður“ hluti loftmótstöðu er kallaður framkallaður dráttur .

Þó að sníkjudýr dragkraftur aukist með auknum flughraða í þriðja afli hraðans, minnkar völdum dragkraftur öfugt hlutfallslega. Heildarviðnám sem leiðir af sér leiðir til tap á orku meðan á fluginu stendur, sem verður að bæta upp með því að bæta við orku (eldsneyti, sól eða vindorku) til að halda fluginu áfram. Ef orkan sem er til staðar er meiri en tapið vegna heildarviðnámsins flýtir flugvélin. Þessari hröðun er einnig hægt að breyta í hækkun á hæð (lögmál um varðveislu orku ).

Hagstæð togstuðull er afgerandi fyrir loftaflfræðileg gæði flugvélar ( Gildi) sem og hlutfall dragstuðuls að lyftustuðli , svifhlutfall .

Tengslin milli draga stuðullinn og lyftu stuðullinn ákveðnum vængs og þar með loftaflfræðilegur eiginleika hennar er kallað upplýsingar ísbjarna, sem sést í Polar skýringarmynd samkvæmt Otto Lilienthal .

Þetta leiðir af sér flotuppskriftina

sem og mótstöðuformúlan

þar sem og fyrir stuðla lyftu og draga, fyrir kraftþrýsting (fer eftir hraða og loftþéttleika) og stendur fyrir viðmiðunarsvæðið .

Flughraði og flugumslag

Maður getur greint á milli eftirfarandi tjáninga fyrir hraða: [15]

  • Tilgreindur lofthraði (IAS)
  • Kvarðaður lofthraði (CAS) er IAS leiðrétt fyrir villu tækisins.
  • Jafngildi hraði (EAS) er CAS leiðrétt fyrir þjappanleiki.
  • Sannur lofthraði (TAS) er EAS leiðréttur fyrir loftþéttleika í meiri hæð.
  • Jarðhraði (GS) er TAS leiðrétt fyrir vindinn.
  • Mach tala (engl. Mach number, MN), EAS gefið upp með margfeldi hljóðhraða.

Flugmaðurinn fær hraðann í tengslum við loftið í kring með lofthraðamælinum . Þetta er ákvarðað út frá kyrrstöðu og kraftmiklum þrýstingi á pitotrör lofthraðamælisins. Þessi tilgreindi lofthraði (skammstafaður IAS) fer eftir loftþéttleika og þar með flughæð. IAS er afgerandi fyrir kraftmikla lyftingu . Það er því mikilvægast fyrir flugmennina. Í nútíma cockpits er IAS stærðfræðilega leiðrétt fyrir villu tækisins og birt sem CAS.

Hugsanlegt hraða sviðs flugvélar sem fall af flughæðinni er táknað með flugumslaginu . Neðri mörkin eru táknuð með toghraðanum, efri mörkin með því að ná styrkleikamörkunum. Í flugvélum, sem vegna mikils afl hreyfils þeirra geta náð hljóðhraða, en eru ekki hönnuð fyrir supersonísk flug, er það í ákveðinni fjarlægð undir hljóðhraða.

Hversu hratt flugvél flýgur miðað við hljóðhraða er táknað með Mach númerinu . Mach númer 1 er kennd við austurríska eðlisfræðinginn og heimspekinginn Ernst Mach og er jafnað við hljóðhraða. Nútíma atvinnuflugvélar með þotuhreyflum eru m.a. A. Bjartsýni fyrir hraða (IAS) frá Mach 0,74 til 0,90.

Til þess að vængurinn fái næga lyftu þarf að minnsta kosti lágmarkshraða . Þeir kölluðu einnig stöðvunarhraða vegna þess að þegar þeir falla niður fyrir bás kemur (Engl. Stall) og viðnám eykst verulega, meðan lyftan bilar. Hraðinn á sölubásnum minnkar þegar há flotflutningstækjum (eins og lendingarhlífum ) er komið á.

Með snúningsvængflugvélum er flughraði takmarkaður af loftaflfræði snúningsblaðanna : annars vegar geta blaðspíssarnir náð yfirhvörfum, hins vegar getur flæðið stöðvast við afturkomu.

Drifkrafturinn sem á að setja upp miðað við massa snúningsvængflugvélarinnar eykst einnig óhóflega við mögulegan hámarkshraða.

Flugvélar fara í loftið og lenda á hagstæðan hátt gegn vindi. Þar af leiðandi er sýndur hraði, sem stuðlar að lyftunni, meiri en hraði yfir jörðu með þeim afleiðingum að miklu styttri flugtak og lendingarvegalengdir eru nauðsynlegar en með meðvind.

Tegundir framdrifs

Það eru ýmsir möguleikar til að búa til knúninginn, allt eftir því hvort og hvaða aðferðum á að nota með hvaða kraftframleiðslu og flutningsreglu:

án sjálfsdrifs
Með svifflugum , svifflugvélum og fallhlífarstökkum er tryggt að knúið sé áfram án sjálfdráttar þar sem hægt er að breyta núverandi hæð í hraða með litlu tapi. Frá því hver ávinningurinn í hæð sjálft er náð með því að í togi við vindu , tog flugvélar eða updrafts (t.d. thermals eða upwinds af í halla og öldur), eða með því að auka upphafsstöðu.

Skrúfa í tengslum við vöðvastyrk

Das Zaschka Muskelkraft-Flugzeug konnte 1934 in Berlin-Tempelhof ohne fremde Starthilfe Schwebeflüge von 20 Meter Länge erreichen.
Der Gossamer Albatross ist ein von Muskelkraft angetriebenes Flugzeug. Mit ihm wurde 1979 der Ärmelkanal überquert.

Eine extreme Form des Propellerantriebs stellen Muskelkraft-Flugzeuge (HPA) dar: Ein Muskelkraftflugzeug wird nur mit Hilfe der Muskelkraft des Piloten angetrieben, unter Ausnutzung der Gleiteigenschaften der Flugzeugkonstruktion, die verständlicherweise extrem leicht sein muss.

Propeller in Verbindung mit einem Elektromotor
Ein Propeller kann auch durch einen Elektromotor angetrieben werden. Diese Antriebsart wird vor allem bei Solarflugzeugen und bei Modellflugzeugen verwendet, mittlerweile auch bei Ultraleichtflugzeugen .

Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren
Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren waren bis zur Entwicklung der Gasturbine die übliche Antriebsart. Als praktische Leistungsgrenze für Flugmotoren dieser Art wurden 4.000 PS (ca. 2.900 kW) angesehen, als erreichbare Geschwindigkeit 750 km/h. Heute ist diese Antriebsart für kleinere ein- bis zweimotorige Flugzeuge üblich. Auf Grund der besonderen Anforderungen an die Sicherheit der Motoren werden spezielle Flugmotoren verwendet.

Turboprop
Propellerturbinentriebwerke – kurz Turboprop – werden für Kurz- und Regionalverkehrsflugzeuge , militärische Transportflugzeuge, Seeüberwachungsflugzeuge und ein- oder zweimotorige Geschäftsreiseflugzeuge im Unterschallbereich verwendet. Weiterentwicklungen für die zukünftige Verwendung in Verkehrsflugzeugen und militärischen Transportflugzeugen sind „Unducted Propfan“, auch „Unducted Fan“ (UDF) genannt und „Shrouded Propfan“ (z. B. MTU CRISP).

Turbinenstrahltriebwerk
Turbinen-Strahltriebwerke werden für moderne schnelle Flugzeuge bis nahe zur Schallgeschwindigkeit (bis zum Transschallgeschwindigkeitsbereich oder dem transsonischen Geschwindigkeitsbereich) oder auch für Geschwindigkeiten im Transschall- und Überschallbereich eingesetzt. Für Flüge im Bereich der Überschallgeschwindigkeit besitzen Turbostrahltriebwerke zur Leistungserhöhung oft eine Nachverbrennung .

Staustrahltriebwerk
Staustrahltriebwerke erreichen Hyperschallgeschwindigkeiten und besitzen nur wenige bewegte Teile. Sie funktionieren jedoch i. A. erst bei hohen Geschwindigkeiten und müssen erst anderweitig auf diese beschleunigt werden. Eine Kombination aus Turbostrahltriebwerk mit Nachverbrennung und Staustrahltriebwerk wird Turbostaustrahltriebwerk oder Turboramjet genannt.

Pulsstrahltriebwerk
Historisch war das Pulsstrahltriebwerk der Vorgänger des Raketentriebwerks, damals für Marschflugkörper . Aufgrund weniger bewegter Teile und einfacher Funktionsweise ist es leicht zu bauen; extrem hoher Verschleiß ermöglicht nur Betriebsdauern von (maximal) wenigen Stunden. Wegen des sehr lauten Betriebsgeräusches sind Pulsstrahltriebwerke in einigen Ländern verboten.

Raketentriebwerke
Raketentriebwerke werden bisher nur bei Experimentalflugzeugen verwendet.

Booster
Um den Vortrieb und besonders den Auftrieb beim Start von STOL-Flugzeugen zu erhöhen, wurden zeitweise auch Booster in Form von Strahltriebwerken (Beispiel: Varianten der Fairchild C-123 ) oder auch Feststoff- oder Dampfraketen (siehe auch Booster (Raketenantrieb) ) eingesetzt.

Wandelflugzeug

Wandelflugzeuge, auch als Verwandlungsflugzeuge oder Verwandlungshubschrauber bezeichnet, nutzen beim Senkrechtstart die Konfiguration eines Hubschraubers. Beim Übergang zum Vorwärtsflug werden sie zum Starrflügler umkonfiguriert. Sie kombinieren so Vorteile von Drehflügler und Starrflügler. Die Wandlung erfolgt meist durch Kippen des Rotors, der dann als Zugtriebwerk arbeitet – Kipprotor oder Tiltrotor genannt (z. B. Bell-Boeing V-22 ). Zu den Wandelflugzeugen gehören auch Kippflügel -, Schwenkrotor-, Einziehrotor- und Stopprotorflugzeuge . Die meisten nicht durch Strahltriebwerke angetriebenen Senkrechtstarter ( VTOL -Flugzeuge) gehören zu den Wandelflugzeugen.

Flugsteuerung

Klassische aerodynamische Flugsteuerung mit den Steuerflächen Höhenruder , Querruder und Seitenruder sowie den Bedienorganen Steuerknüppel und Seitenruderpedal

Die Flugsteuerung, engl. Flight Control System (FCS), umfasst das gesamte System zur Steuerung von Flugzeugen um alle drei Raumachsen. Neben der am häufigsten im Flugzeugbau eingesetzten aerodynamischen Flugsteuerung mit Steuerflächen werden auch Gewichtssteuerungen und Schubvektorsteuerungen verwendet. Zur Flugsteuerung gehören die Steuerelemente – z. B. Steuerflächen, bewegliche Massen, Steuerdüsen –, die Bedienorgane im Cockpit und die Übertragungselemente für die Steuereingaben von den Bedienorganen zu den Steuerelementen. [16] [17]

Achsen

Achsen eines Flugzeugs

Zur Beschreibung der Steuerung werden Achsen benannt: Querachse ( englisch pitch ), Längsachse ( englisch roll ), und Hochachse ( englisch yaw ). Jeder Achse ist bei einem 3-Achs-gesteuerten Flugzeug mit aerodynamischer Flugsteuerung eine oder mehrere Steuerflächen zugeordnet. Eine 2-Achs-Steuerung verzichtet z. B. auf Querruder oder Seitenruder, die fehlende Komponente wird durch die Eigenstabilität ersetzt. Siehe auch: Roll-Pitch-Yaw-Winkel

Steuerelemente

Die Steuerelemente der verschiedenen Steuerungssysteme sind

  • bei der aerodynamischen Flugsteuerung Ruder, Klappen, verwindbare Tragflügel und/oder Leitwerke, adaptive Profile die einen Teil der Anströmung zur Steuerung umlenken ;
  • bei der Gewichtssteuerung bewegliche Massen, z. B. der Körper des Piloten der relativ zum Flugzeug verlagert wird;
  • bei der Schubvektorsteuerung der Abgasstrahl eines Antriebs, der zur Steuerung gezielt gerichtet wird.

Beim Senkrechtstarter kommen als weitere Steuerungsmöglichkeiten insbesondere im Schwebe- und Transitionsflug das Kippen bzw. Schwenken von Rotoren oder Strahltriebwerken hinzu.

Ruder als Steuerflächen

Die Steuerung eines Flugzeuges sei am Beispiel der aerodynamischen Steuerung über Ruder dargestellt:

  • Die Querruder am hinteren Ende der Tragflächen steuern – immer zugleich und entgegengesetzt – die Querlage des Flugzeugs, also die Drehung um die Längsachse, das Rollen .
  • Die Höhenruder am hinteren Ende des Flugzeugs regulieren die Längsneigung, auch Nicken oder Kippen genannt, indem der Anstellwinkel verändert wird.
  • Das Seitenruder – beim konventionellen Starrflügelflugzeug am hinteren Ende des Flugzeugs – dient der Seitensteuerung, auch Wenden oder Gieren genannt.
  • Trimmruder am Höhenruder dienen der Höhentrimmung. Größere Flugzeuge haben auch Trimmruder für Quer- und Seitenruder.
  • Störklappen ( englisch spoiler ) dienen der Begrenzung der Geschwindigkeit im Sinkflug und der Verminderung des Auftriebs.

Das Flugzeug kann simultan um eine oder mehrere dieser Achsen drehen.

Das Höhenruder ist in der Regel hinten am Flugzeugrumpf angebracht, ebenso das Seitenruder, diese Kombination wird als Heckleitwerk bezeichnet. Abweichend davon kann die Höhensteuerung auch vorne platziert sein (Canard).

Höhen- und Seitenruder können auch kombiniert werden wie beim V-Leitwerk .

Die Funktion der Querruder kann durch gegenläufigen Ausschlag der Höhenruder ersetzt werden.

Alle Arten von Trimmrudern dienen der Stabilisierung der Flugzeuglage und erleichtern dem Piloten die Flugsteuerung. Bei modernen Flugzeugen übernimmt der Autopilot die Kontrolle der Trimmruder.

Die Hochauftriebshilfen werden beim Starten, im Steigflug und zum Landeanflug benutzt. An der Hinterkante der Flügel befinden sich die Hinterkantenauftriebshilfen oder Endklappen (flaps), die im Gegensatz zu den Rudern immer synchron an beiden Tragflügeln verwendet werden. Größere Flugzeuge und STOL-Flugzeuge haben meist auch noch Nasenauftriebshilfen in Form von Vorflügeln (Slats), Krügerklappen oder Nasenklappen (Kippnasen), die analog zu den an der hinteren Tragflächenkante gelegenen Landeklappen an der vorderen Tragflächenkante ausfahren. Durch die Klappen kann die Wölbung des Tragflügelprofils so verändert werden, dass die Abrissgeschwindigkeit gesenkt wird und auch beim langsamen Landeanflug oder im Steigflug der Auftrieb erhalten bleibt.

Für die Begrenzung der Geschwindigkeit im Sinkflug werden auf den Tragflächen angebrachte sogenannten Brems-/Störklappen, „Spoiler“ genannt, verwendet. Im ausgefahrenen Zustand vermindern sie den Auftrieb an den Tragflächen ( Strömungsablösung ). Durch den verringerten Auftrieb ist ein steilerer Landeanflug möglich. Spoiler werden auch zur Unterstützung der – in bestimmten Flugbereichen auch als Ersatz für – Querruder verwendet. Nach der Landung werden die Spoiler voll ausgefahren, so dass kein (positiver) Auftrieb mehr wirken kann. Dies geschieht meist durch einen Automatismus, der unter anderem durch das Einfedern des Hauptfahrwerks bei der Landung eingeleitet wird.

Es gibt auch Steuerflächen mit mehrfachen Funktionen:

  • Flaperons : arbeiten sowohl als Klappen als auch als Querruder
  • Spoilerons : arbeiten sowohl als Spoiler als auch als Querruder
  • Elevons : arbeiten sowohl als Höhenruder als auch als Querruder, insbesondere beim Nurflügel -Flugzeug

Neben der konventionellen Anordnung der Steuerflächen existieren, wie vorher angedeutet, auch Sonderformen:

  • Das Canard („Entenflugzeug“) hat das Höhenruder vorne, beispielsweise Gyroflug SC01 Speed-Canard
  • Der Nurflügel hat kein separates Höhenruder, beispielsweise der Bomber Northrop B-2
  • Die Boxwing -Tragfläche verwendet ein kombiniertes Höhen-/Querruder, Seitenruder existieren in Form von Störklappen an den äußeren Flächenenden.

Bedienorgane

Bedienorgane sind diejenigen Hebel und Pedale, die im Cockpit vom Piloten betätigt werden können und zur Steuerung des Flugzeugs dienen.

Steuerknüppel, Steuerhorn oder Sidestick
Steuerknüppel , Steuerhorn oder Sidestick dienen zur Steuerung der Querlage und der Längsneigung und steuern das Querruder und das Höhenruder.

Der Steuerknüppel eines Flugzeugs dient zum gleichzeitigen Steuern von Querneigung und Längsneigung. Er befindet sich vor dem Unterbauch des Piloten und wird normalerweise mit einer Hand gehalten.

Das Steuerhorn ist eine andere Einheit zur Steuerung von Flugzeugen um die Längs- und Querachse. Angeordnet ist es im Cockpit zentral vor dem Piloten und verfügt über Haltegriffe für beide Hände. Dabei werden die Kräfte, die während des Fluges auf das Flugzeug wirken, in Form von Widerstand und Ausschlag auf die Steuereinheit übertragen.

Ein Sidestick ist ein Steuerknüppel, der nicht zentral vor dem Piloten, sondern seitlich angeordnet ist und nur mit einer Hand bedient wird.

Seitenruderpedale
Die Pedale zur Seitensteuerung betätigen das Seitenruder und in der Regel am Boden auch die Bremsen . Bei Segelflugzeugen wird die Radbremse (wenn vorhanden) meist durch Ziehen des Bremsklappenhebels betätigt.

Trimmung
Zur dauerhaften Trimmung dienen

  • ein Trimmrad oder ein Trimmhebel zum Ausgleich von Kopf- oder Schwanzlastigkeit (Höhentrimmung),
  • eine Trimmeinheit zum Ausgleich seitlicher Kräfteunterschiede, z. B. bei mehrmotorigen Flugzeugen zur Kompensation eines Motorausfalls (Seitentrimmung).

Übertragungselemente

Die Übertragung der Steuereingaben kann erfolgen

Instrumente zum Erkennen der Lage im Raum

Seine Lage im Raum erkennt der Flugzeugführer entweder durch Beobachtung der Einzelheiten des überflogenen Gebiets und des Horizonts oder durch Anzeigeinstrumente ( Flugnavigation ). Bei schlechter Sicht dient der künstliche Horizont der Anzeige der Fluglage in Bezug auf die Nickachse, also den Anstellwinkel des Flugzeugrumpfes, und bezüglich der Rollachse, der sogenannten Querlage (Banklage). Die Himmelsrichtung , in die das Flugzeug fliegt, zeigen der magnetische Kompass und der Kurskreisel . Magnetischer Kompass und Kurskreisel ergänzen sich gegenseitig, da der Magnetkompass bei Sink-, Steig- und Kurvenflügen zu Dreh- und Beschleunigungsfehlern neigt, der Kurskreisel jedoch nicht. Der Kurskreisel hat jedoch keine eigene „nordsuchende“ Eigenschaft und muss mindestens vor dem Start (in der Praxis auch in regelmäßigen Abständen beim Geradeausflug) mit dem Magnetkompass kalibriert werden. Der Wendezeiger dient zur Anzeige der Drehrichtung und zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs um die Hochachse (engl. rate of turn). Er enthält meistens eine Kugellibelle , die anzeigt, wie koordiniert eine Kurve geflogen wird.

Für die Höhensteuerung sind mindestens zwei Instrumente wichtig: Die absolute Höhe in Bezug auf die Meereshöhe wird über den barometrischen Höhenmesser dargestellt, die relative Änderung der Höhe, die sogenannte Steigrate bzw. Sinkrate, ausgedrückt als Höhenunterschied pro Zeiteinheit, bekommt der Flugzeugführer über das Variometer signalisiert. Zusätzlich wird bei größeren Flugzeugen im Landeanflug die absolute Höhe über Grund über den Radarhöhenmesser angezeigt.

Weitere Klassifizierungen

Neben der naheliegenden Klassifizierung nach der Bauweise oder der Antriebsart haben sich weitere Klassifizierungen etabliert.

Klassifizierung nach Verwendungszweck

Zivilflugzeuge

Zivilflugzeuge dienen der zivilen Luftfahrt , dazu gehört die allgemeine Luftfahrt und der Linien- und Charterverkehr durch die Fluggesellschaften (Airlines). Zivilflugzeuge werden hauptsächlich nach folgendem Schema klassifiziert:

Die ersten Flugzeuge waren Experimentalflugzeuge . Experimentalflugzeuge, auch Versuchsflugzeuge genannt, dienen dem Erforschen von Techniken oder dem Testen von Forschungserkenntnissen im Bereich der Luftfahrt.

Sehr früh in der Geschichte des Flugzeugs entstanden auch die Sportflugzeuge . Ein Sportflugzeug ist ein Leichtflugzeug zur Ausübung einer sportlichen Tätigkeit, entweder zur Erholung oder bei einem sportlichen Wettkampf.

Noch vor dem Ersten Weltkrieg kam es zur Erprobung und zum Bau des Passagierflugzeugs. Passagierflugzeuge dienen dem zivilen Personentransport und werden auch als Verkehrsflugzeug bezeichnet. Kleinere Passagierflugzeuge werden auch als Zubringerflugzeuge bezeichnet. Speziell für Geschäftsreisende entworfene kleine Passagierflugzeuge sind die Geschäftsreiseflugzeuge , für die auch der engl. Ausdruck Bizjet verwendet wird.

Ein Frachtflugzeug ist ein Flugzeug zum Transport von (kommerzieller) Fracht. Flugzeugsitze sind daher nur für die Mannschaft eingebaut, meist enthalten sie heute ein Transportsystem für Paletten und Flugzeugcontainer.

Eine Unterkategorie des Frachtflugzeugs ist das Postflugzeug . Frühe Postflugzeuge konnten auch dem Transport einzelner Personen dienen.

Für den Bereich der Land- und Forstwirtschaft werden spezielle Flugzeuge verwendet, die Dünger , bodenverbessernde Stoffe und Pflanzenschutzmittel in Behältern mitführen können und über Sprühdüsen, Streuteller oder ähnliche Einrichtungen verbreiten können. Sie werden allgemein als Agrarflugzeuge bezeichnet.

Feuerlöschflugzeuge , auch „Wasserbomber“ genannt, sind Flugzeuge, die Wasser und Löschadditive in ein- oder angebauten Tanks mitführen und über Schadfeuern abwerfen können.

Es gibt unter dem Begriff Rettungsflugzeug (amtlich „Luftrettungsmittel“ genannt) verschiedene unterschiedliche Kategorien wie Rettungshubschrauber , Intensivtransporthubschrauber , Notarzteinsatzhubschrauber oder Flugzeuge zur Rückholung von Patienten aus dem Ausland. Unter den Überbegriff Search and Rescue (SAR) fallen Flugzeuge, die zum Suchen und Retten von Unfallopfern verwendet werden.

Es gibt zahlreiche Sonderbauformen wie z. B. Forschungsflugzeuge mit spezieller Ausrüstung (spezielles Radar , Fotokameras, sonstige Sensoren).

Militärflugzeuge

Militärflugzeuge sind Flugzeuge, die der militärischen Nutzung unterliegen. Ganz sauber ist die Grenze jedoch nicht immer zu ziehen. Viele Flugzeuge erfahren sowohl militärische als auch zivile Verwendung. Militärflugzeuge werden nach folgenden Verwendungszwecken unterschieden:

Ein Jagdflugzeug ist ein in erster Linie zur Bekämpfung anderer Flugzeuge eingesetztes Militärflugzeug. Heute spricht man eher vom Kampfflugzeug , da die Flugzeuge dieser Kategorie keiner eindeutigen Aufgabe zugeordnet werden können. Sie werden für den Luftkampf , die militärische Aufklärung , die taktische Bodenbekämpfung und/oder andere Aufgaben genutzt.

Ein Bomber ist ein militärisches Flugzeug, das dazu dient, Bodenziele mit Fliegerbomben, Luft-Boden-Raketen und Marschflugkörpern anzugreifen.

Ein Verbindungsflugzeug ist ein kleines Militärflugzeug, mit dem in der Regel Kommandeure transportiert werden. Es kann außerdem der Gefechtsfeldaufklärung dienen (heute nur noch bei Truppenübungen), als kleineres Ambulanzflugzeug dienen oder für Botendienste eingesetzt werden. Heute werden als Verbindungsflugzeug meistens leichte Hubschrauber eingesetzt.

Luftbetankung bezeichnet die Übergabe von Treibstoff von einem Flugzeug zu einem anderen während des Fluges. Üblicherweise ist das Flugzeug, das den Treibstoff zur Verfügung stellt, ein speziell für diese Aufgabe entwickeltes Tankflugzeug.

Ein Aufklärungsflugzeug ist ein Militärflugzeug, das für die Aufgabe konstruiert, umgebaut oder ausgerüstet ist, Informationen für die militärische Aufklärung zu beschaffen. Manchmal werden Aufklärungsflugzeuge auch als Spionageflugzeuge bezeichnet.

Ein Schlachtflugzeug , auch Erdkampfflugzeug genannt, ist ein militärischer Flugzeugtyp, der besonders für die Bekämpfung von Bodenzielen vorgesehen ist. Dieser Typus stellt eine eigene Flugzeugart dar, die ganz spezifische taktische Aufgaben erfüllen soll. Da die Angriffe in niedrigen bis mittleren Flughöhen stattfinden und mit starkem Abwehrfeuer zu rechnen ist, werden besondere Schutzmaßnahmen ergriffen, wie Panzerung der Kabine und Triebwerke gegen Bodenfeuer. Transportflugzeuge, die mit seitlich ausgerichteten Maschinenwaffen oder gar Rohrartillerie ausgerüstet sind, nennen sich Gunship . Drehflügelflugzeuge in der Rolle von Erdkampfflugzeugen werden als Kampfhubschrauber bezeichnet.

Ein Trainer ist ein Flugzeug, das zur Ausbildung von Piloten benutzt wird.

Transportflugzeuge sind besondere Frachtflugzeuge, die für den militärischen Lastentransport entwickelt werden. Sie müssen robust, zuverlässig, variabel für den Personen-, Material- oder Frachttransport geeignet sowie schnell ein- und ausladbar sein. Transportiert werden können, auch in Kombination, zum Beispiel Hilfsgüter, Fallschirmspringer, Fahrzeuge, Panzer, Truppen oder Ausrüstung.

Die Klassifikation ist in der Praxis nicht immer streng zwischen zivil und militärisch zu trennen, denn manche Zweckbestimmung kann unabhängig vom Einsatz gegeben sein. Beispielsweise können Fracht- bzw. Transportflugzeuge je nach Fracht, Sanitätsflugzeuge je nach Arzt/Patient und Trainer je nach Lehrer/Schüler sowohl im Zivil- als auch im Militärbereich vorkommen.

Klassifizierung nach Struktur des Flugzeugs

Flugzeuge, die starre Tragflügel besitzen, werden häufig auch nach der Anzahl und Lage der Tragflügel zum Rumpf kategorisiert.

Ein Eindecker ist ein Flugzeug mit einer einzigen Tragfläche bzw. einem Paar Tragflügeln. Eindecker werden wiederum unterteilt in

  • Tiefdecker , bei denen die Unterseite der Tragfläche mit der Unterseite des Rumpfes abschließt;
  • Mitteldecker , bei denen die Tragfläche in der Mitte der Rumpfseiten angeordnet ist;
  • Schulterdecker , bei denen die Tragflächen auf oder in der Oberseite des Rumpfes angeordnet sind;
  • Hochdecker , bei denen die Tragfläche über der Oberseite des Rumpfes verstrebt angeordnet sind.

Doppeldecker ist die Bezeichnung für ein Flugzeug, das zwei vertikal gestaffelt angeordnete Tragflächen besitzt. Eine Sonderform des Doppeldeckers ist der „Anderthalbdecker“. Um die Zeit des Ersten Weltkriegs gab es auch Dreidecker .

Doppelrumpfflugzeuge besitzen zwei Rümpfe, sie sind gewissermaßen die Katamarane unter den Flugzeugen. Jeder Rumpf besitzt hierbei in der Regel ein eigenes Cockpit. Damit nicht zu verwechseln sind Flugzeuge mit einem doppelten Leitwerksträger, die jedoch nur einen Rumpf aufweisen, der meistens als Rumpfgondel ausgebildet ist.

Asymmetrische Flugzeuge sind ein sehr seltener Flugzeugtyp, das bekannteste Exemplar ist die Blohm & Voss BV 141 von 1938. Hier ist die Flugzeugkanzel auf der Tragfläche, während der Propeller und Motor den Rumpf alleine besetzen. Die Tragflächen sind asymmetrisch ausgebildet.

Als Canard oder Entenflugzeug wird ein Flugzeug bezeichnet, bei dem das Höhenleitwerk nicht konventionell am hinteren Ende des Flugzeugs montiert ist, sondern vor der Tragfläche an der Flugzeugnase; das Flugbild erinnert an eine fliegende Ente. Sind im Extremfall beide Tragflächen annähernd gleich groß, wird diese Auslegung auch als Tandemflügel bezeichnet.

Ein Nurflügel ist ein Flugzeug ohne ein separates Höhenruder, bei dem es keine Differenzierung zwischen Tragflächen und Rumpf gibt. Bildet der Rumpf selbst den Auftriebskörper und hat dieser nicht mehr die typischen Dimensionen eines Tragflügels, wird er als Lifting Body bezeichnet. Die Vereinigung dieser beiden Konzepte nennt man Blended Wing Body .

Ein Wasserflugzeug ist ein Flugzeug, das für Start und Landung auf Wasserflächen konstruiert ist. Es hat meist unter jeder der beiden Tragflächen einen leichten, bootartigen Schwimmer. Bei Flugbooten ist der gesamte Rumpf schwimmfähig. Wasserflugzeuge und Flugboote können nur vom Wasser aus starten oder im Wasser landen. Sind diese Flugzeuge mit (meist einziehbaren) Fahrwerken versehen, mit denen sie auch vom Land aus starten und auf dem Land landen können, werden sie Amphibienflugzeuge genannt.

Klassifizierung nach Start- und Landeeigenschaften

Starrflügelflugzeuge und einige Typen der Drehflügler benötigen eine mehr oder weniger präparierte Start- und Landebahn einer gewissen Länge. Die Ansprüche reichen von einem ebenen Rasen ohne Hindernisse bis zur asphaltierten oder betonierten Piste.

Flugzeuge, die mit besonders kurzen Start- und Landebahnen auskommen, werden als Kurzstartflugzeug oder STOL -Flugzeuge typisiert.

Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können, sind Senkrechtstarter oder VTOL -Flugzeuge. Sie benötigen gar keine Start- und Landebahn, sondern nur einen festen Untergrund ausreichender Größe, der ihr Gewicht tragen kann, und auf dem der Abwind (engl. downwash), der durch das VTOL-Flugzeug erzeugt wird, nicht allzu viel Schaden anrichtet, z. B. ein Helipad .

VTOL-Flugzeuge, die auf dem Boden senkrecht nach oben stehend starten und landen, sind Heckstarter .

Unbemannte Flugzeuge

Aufklärungsdrohne Luna der Bundeswehr

Im zivilen Bereich sind unbemannte Flugzeuge meistens als Modellflugzeug gebräuchlich und werden über Funkfernsteuerungen gesteuert, selten über Programmsteuerungen.

Unbemannte Flugzeuge im militärischen oder staatlichen Einsatz werden Drohnen genannt. Das Spektrum reicht hier von Modellflugzeugen zur Zieldarstellung für Flugabwehrkanonen über unbemannte Aufklärungsflugzeuge bis hin zu unbemannten bewaffneten Kampfflugzeugen (Kampfdrohnen). Im staatlichen Bereich werden Drohnen von Polizei und Zoll zur Tätersuche und Verfolgung eingesetzt, häufig mit Video- und Wärmebildkameras, für die bisher bemannte Polizeihubschrauber eingesetzt werden. Die Steuerung erfolgt dabei ebenfalls über Funkfern- oder Programmsteuerung.

Während Drohnen in der Regel wiederverwendbar sind, werden unbemannte Flugzeuge mit fest eingebauten Sprengköpfen als Marschflugkörper bezeichnet.

Geschichte

Die Flugpioniere

1810 bis 1811 konstruierte Albrecht Ludwig Berblinger , der berühmte Schneider von Ulm , seinen ersten flugfähigen Gleiter, führte ihn jedoch der Öffentlichkeit über der Donau unter ungünstigen Windverhältnissen vor und stürzt unter dem Spott der Zuschauer in den Fluss.

Der englische Gelehrte Sir George Cayley (1773 bis 1857) untersuchte und beschrieb als Erster in grundlegender Weise die Probleme des aerodynamischen Flugs. Er löste sich vom Schwingenflug und veröffentlichte 1809 bis 1810 einen Vorschlag für ein Fluggerät „mit angestellter Fläche und einem Vortriebsmechanismus“. Er beschrieb damit als erster das Prinzip des modernen Starrflügelflugzeugs. Im Jahr 1849 baute er einen bemannten Dreidecker , der eine kurze Strecke flog.

Der Russe Alexander Moschaiski baute ein Flugzeug mit einem Dampfmaschinenantrieb , mit dem er zwischen 1882 und 1886 mehrere Flugversuche unternahm. Das Flugzeug konnte vom Boden abheben, verlor jedoch in der Folge an Geschwindigkeit und sackte ab. Seine verbesserte Version, die mit mehr Leistung ausgestattet war, wäre nach der Schlussfolgerung des russischen Luftfahrtforschungsinstituts ZAGI (getestet 1982) flugfähig. Zu dem Flug ist es jedoch durch den Tod des Konstrukteurs nicht mehr gekommen.

Otto Lilienthal und Clement Ader

Gleitermodelle, wie sie Otto Lilienthal flog

Der Flugpionier Otto Lilienthal (1848–1896) entwickelte nach ausführlichen theoretischen und praktischen Vorarbeiten Gleitflugzeuge und führte mit ihnen erfolgreiche Gleitflüge nach dem Prinzip „schwerer als Luft“ durch. Er ist deutlich über 1.000-mal gesegelt. Die erzielten maximalen Flugweiten lagen bei 250 Metern. Die aerodynamische Formgebung seiner Tragflügel erprobte er auf seinem „Rundlaufapparat“, der von der Funktion her ein Vorgänger der modernen Windkanäle war.

Clement Ader hat mit seiner Eole den ersten (ungesteuerten) motorisierten Flug in der Geschichte ausgeführt. Bei der Eole handelte es sich um einen freitragenden Nurflügel-Eindecker, der von einer auf eine vierblättrige Luftschraube wirkenden 4-Zylinder-Dampfmaschine angetrieben wurde. Die Eole hob am 9. Oktober 1890 zu ihrem einzigen Flug ab, flog ca. 50 m weit, stürzte ab und wurde dabei zerstört.

Einen der ersten gesteuerten Motorflüge soll der deutsch-amerikanische Flugpionier Gustav Weißkopf im Jahr 1901 über eine Strecke von einer halben Meile zurückgelegt haben. Hierzu gab es lediglich Zeugenaussagen, aber keinen fotografischen Beweis.

Karl Jatho hat sich, in ihm zugeordneten handschriftlichen Notizen, „Luftsprünge“ mit seinem motorisierten Jatho-Drachen ab dem 18. August 1903 zugeschrieben, die von zunächst ca. 18 m, später bis ca. 60 m reichten. Der Zeitpunkt der Entstehung dieser Notizen und der Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung sind unklar; ebenso unklar ist der Status von Zeugenaussagen zu diesen Luftsprüngen, die im August 1933, also 30 Jahre später, erfolgt sein sollen. Für 1907 belegte Flugversuche mit dem Jatho-Drachen scheiterten. [18]

Brüder Wright

Wright Flyer

Die herausragende Leistung der Brüder Wright bestand darin, als Erste ein Flugzeug gebaut zu haben, mit dem ein erfolgreicher, andauernder, gesteuerter Motorflug möglich war, und diesen Motorflug am 17. Dezember 1903 auch durchgeführt zu haben. [19] Darüber hinaus haben sie ihre Flüge genauestens dokumentiert und innerhalb kurzer Zeit in weiteren Flügen die Tauglichkeit ihres Flugzeuges zweifelsfrei bewiesen. Von herausragender Bedeutung ist, dass Orville Wright bereits 1904 mit dem Wright Flyer einen gesteuerten Vollkreis fliegen konnte. Am Rand sei bemerkt, dass der Wright Flyer dem Typ nach ein „ Canard “ war, sich also die Höhensteuerung vor dem Haupttragwerk befand.

Samuel Pierpont Langley , ein Sekretär des Smithsonian-Instituts , versuchte einige Wochen vor dem Wright-Flug, sein „Aerodrome“ zum Fliegen zu bringen. Obwohl sein Versuch scheiterte, behauptete das Smithsonian-Institut einige Zeit, die Aerodrome wäre die erste „flugtaugliche Maschine“. Der Wright Flyer wurde dem Smithsonian Institut mit der Auflage gestiftet, dass das Institut keinen früheren motorisierten Flug anerkennen dürfe. Diese Auflage wurde von den Stiftern formuliert, um die frühere Darstellung des Instituts, Langley hätte mit der Aerodrome den ersten erfolgreichen Motorflug durchgeführt, zu unterbinden. Diese Auflage führte immer wieder zu der Vermutung, dass es vor den Wright Flyern erfolgreiche Versuche zum Motorflug gegeben habe, deren Anerkennung aber im Zusammenhang mit der Stiftungsauflage unterdrückt worden sei.

Die ersten Motorflugzeuge waren meistens Doppeldecker. Versuchsweise wurden auch mehr als drei Tragflächen übereinander angeordnet. Eine solche Mehrdeckerkonstruktion stammte von dem Engländer Horatio Frederick Phillips . Mit dem Fünfzigdecker „Horatio Phillips No. 2“ gelang ihm im Sommer 1907 der erste Motorflug in England.

Erste Ärmelkanalüberquerung

Im Jahr 1909 setzte Europa weitere praktische Meilensteine in der Geschichte des Flugzeugs. Am 25. Juli 1909 überquerte Louis Blériot mit seinem Eindecker Blériot XI als erster mit einem Flugzeug den Ärmelkanal. Sein Flug von Calais nach Dover dauerte 37 Minuten bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 Metern. Blériot konnte somit den von der englischen Zeitung Daily Mail für die erste Kanalüberquerung ausgelobten Geldpreis entgegennehmen. Mit der Blériot XI wurde ihr Konstrukteur „Vater der modernen Eindecker“. Der Erfolg der Maschine machte ihn zum ersten kommerziellen Flugzeughersteller .

Vom 22. bis zum 29. August 1909 fand mit der „Grande Semaine d'Aviation de la Champagne“ eine Flugschau bei Reims statt, die mehrere Rekorde bescherte: Henri Farman flog eine Strecke von 180 Kilometern in drei Stunden. Blériot flog die höchste Fluggeschwindigkeit über die 10-Kilometer-Strecke mit 76,95 km/h. Hubert Latham erreichte auf einer „Antoinette“ des Flugzeugkonstrukteurs Levasseur mit 155 m die größte Flughöhe.

1910 gelang dem französischen Ingenieur Henri Fabre mit dem von ihm konstruierten Canard Hydravion der erste Flug mit einem Wasserflugzeug .

Monocoque

Früher Aéroplane A.Deperdussin

Im Jahr 1912 erfindet Louis Béchereau die Monocoque -Bauweise für Flugzeuge. Die Rümpfe anderer Flugzeuge bestanden aus einem mit lackiertem Stoff überzogenen Gerüst. Das von Béchereau entworfene Deperdussin-Monocoque -Rennflugzeug besaß jedoch einen Stromlinienrumpf aus einer Holzschale ohne inneres Gerüst. Neu war auch die „DEP“-Steuerung, bei der auf dem Steuerknüppel für die Nickbewegung ein Steuerrad für die Rollbewegung saß, ein Prinzip, das heute noch vielfach Verwendung findet. Als Triebwerk besaß das Flugzeug einen speziellen Flugzeugmotor, den Gnôme-Umlaufmotor . Die Deperdussin Monocoques waren die schnellsten Flugzeuge ihrer Zeit.

Ein wesentlicher technischer Durchbruch gelang kurz vor dem Ersten Weltkrieg dem russischen Konstrukteur und Piloten Igor Iwanowitsch Sikorski , der später eher als Hersteller von Flugbooten und Konstrukteur von Hubschraubern in den USA bekannt wurde. Von 1913 bis 1914 bewies er mit den ersten von ihm konstruierten „Großflugzeugen“, dem zweimotorigen Grand Baltiski , dem viermotorigen Russki Witjas und dessen Nachfolger, dem viermotorigen Ilja Muromez , dass solche großen Flugzeuge sicher und stabil fliegen können, selbst wenn ein oder zwei Motoren abgestellt sind oder ausfallen.

Der Erste Weltkrieg

Während des Ersten Weltkrieges erkannten die Militärs den Wert der Luftaufklärung. Zugleich wollten sie den Gegner an einer Aufklärung hindern. Das Flugzeug entwickelte sich zur Waffe, und die Grundlagen des Luftkrieges mit Propellerflugzeugen wurden gelegt. Die zu Anfang des Krieges noch weit verbreiteten Flugzeuge mit Druckpropeller wurden durch die wendigeren und schnelleren Maschinen mit Zugpropeller ersetzt. [20] Hierzu trug bei, dass die Synchronisierung der Bordmaschinengewehre mit dem Propeller über ein Unterbrechergetriebe entwickelt wurde, so dass man mit der starren Bewaffnung durch den eigenen Propellerkreis schießen konnte. Auf diese Weise konnte der Pilot mit dem Flugzeug den Gegner anvisieren, was den Einsatz von Maschinengewehren im Luftkampf wesentlich erfolgreicher machte. Aus den Flugzeugen wurden Granaten , Flechettes und darauf folgend erste spezielle Spreng- und Brandbomben abgeworfen. Dabei sollten zunächst die Soldaten in den feindlichen Linien und später auch Fabriken und Städte getroffen werden.

Während des Ersten Weltkrieges wurde eine Flugzeugindustrie aus dem Boden gestampft, es entstanden die ersten Flugplätze , und die Technik des Flugfunks wurde entwickelt. Durch den Einsatz von neuen Metallen (Aluminium) wurden Flugzeugmotoren immer leistungsfähiger.

Im Jahr 1915 erprobte Hugo Junkers das erste Ganzmetallflugzeug der Welt, die Junkers J 1 . Hugo Junkers baute 1919 auch das erste Ganzmetall- Verkehrsflugzeug der Welt, die Junkers F 13 , deren Konstruktionsprinzipien richtungweisend für folgende Flugzeuggenerationen wurden.

Zwischenkriegszeit

Während des Ersten Weltkrieges war die Flugzeugproduktion stark angekurbelt worden. Nach diesem Krieg mussten die Flugzeughersteller ums Überleben kämpfen, da nicht mehr so viele Militärflugzeuge gebraucht wurden. Gerade in Europa gingen viele der ehemaligen Flugzeughersteller in Konkurs, wenn es ihnen nicht gelang, ihre Produktion auf zivile Güter umzustellen. In den USA waren Kampfflugzeuge geradezu zu Schleuderpreisen zu kaufen. Ehemalige Piloten von Kampfflugzeugen mussten sich eine neue Beschäftigung suchen.

Kommerzielle zivile Luftfahrt

Sowohl in den USA als auch in Europa entstanden viele neue zivile Dienste und Luftfahrtgesellschaften , wie z. B. die Luft Hansa 1926. Die bekanntesten Passagierflugzeuge dieser Zeit waren die Junkers F 13 , die Junkers G 38 , die Dornier Wal , die Handley Page HP42 und die Junkers Ju 52/3m .

Langstreckenflüge

Curtiss NC-4

Die große Herausforderung nach dem Krieg waren Langstreckenflüge, vor allem die Überquerung des Atlantik. Diese Aufgabe kostete einige Menschenleben, bis eines von drei in Neufundland gestarteten Curtiss -Flugbooten der US-Navy, die Curtiss NC-4 , nach 11 Tagen am 27. Mai 1919 in Lissabon landete.

Die Vickers Vimy von Alcock und Brown nach der Bruchlandung in Clifden

In der Zeit vom 14. bis 15. Juni 1919 gelingt den britischen Fliegern Captain John Alcock und Lieutenant Arthur Whitten Brown der erste Nonstop-Flug über den Atlantik von West nach Ost. Ihr Flugzeug war ein zweimotoriger modifizierter Bomber Typ Vickers Vimy IV mit offenem Cockpit.

Charles Lindbergh gelingt zwischen 20. und 21. Mai 1927 mit seinem Flugzeug „Ryan NYP“ Spirit of St. Louis der erste Nonstop-Alleinflug von New York nach Paris über den Atlantik. Er gewinnt damit den seit 1919 ausgelobten Orteig Prize . Allein dieser Überflug brachte der US-amerikanischen Flugzeugindustrie und den US-amerikanischen Fluggesellschaften einen deutlichen Aufschwung. Eine von Daniel Guggenheim finanzierte Reise Lindberghs durch alle US-Bundesstaaten führte im ganzen Land zum Bau von Flugplätzen. Am 12. April 1928 gelingt der Transatlantikflug von Ost ( Baldonnel in Irland) nach West ( Greenly Island – Neufundland) durch Hermann Köhl , James Fitzmaurice und Ehrenfried Günther Freiherr von Hünefeld mit einer modifizierten Junkers W 33 .

Flugboote
Ab Ende der 20er Jahre beginnt das Zeitalter der großen Flugboote , deren bekannteste Vertreter die Dornier Do X und Boeing 314 waren. Haupteinsatzbereich waren weite Transatlantik- und Pazifikflüge.

Mit der Flugbootkombination Short Mayo war ab 1937 in England für Transatlantikflüge experimentiert worden. Der Sinn der Short-Mayo-Kombination war, mit einem leicht betankten Flugboot, in diesem Fall einer Short-S.21, ein schwerbeladenes Wasserflugzeug (eine Short-S.20) auf Flughöhe zu tragen und dort auszuklinken. Diese Kombination sollte das Verhältnis zwischen Leistung, Nutzlast und Treibstoff optimieren.

Katapultflugzeuge
Als Pionier im Katapultflugzeugbau gilt Ernst Heinkel , der 1925 eine Abflugbahn (noch kein Katapult) mit Flugzeug auf das japanische Schlachtschiff Nagato aufsetzte und erfolgreich persönlich in Dienst nahm.

Auf wenigen großen Passagierschiffen wie der Bremen wurden mit dem Aufkommen der Katapulttechnik Katapultflugzeuge eingesetzt, die mittels eines Dampfkatapults gestartet wurden. Die Flugzeuge dienten meist zur schnellen Postbeförderung, wie die Heinkel HE 12 und die Junkers Ju 46 . Im militärischen Bereich wurden Katapultflugzeuge hauptsächlich für die Luftaufklärung eingesetzt. Kleine Maschinen, wie die Arado Ar 196 , wurden von großen Kriegsschiffen aus eingesetzt und große Katapultflugzeuge, wie die Dornier Do 26 , wurden in den 1930er Jahren von der Lufthansa für den Transatlantik-Luftpostverkehr von Flugstützpunktschiffen aus eingesetzt und im Zweiten Weltkrieg als Transportflugzeuge und See-Fernaufklärer.

Höhenflugzeuge
Bereits ab 1937 begann die deutsche Luftwaffe mit dem Bau von Höhenflugzeugen , diese waren mit Druckkabinen ausgestattet und erreichten Höhen zwischen 12.000 und 15.000 m. Die bekanntesten Vertreter waren die Junkers EF 61 , später die Henschel Hs 130 und die Junkers Ju 388 . Sie dienten als Höhenaufklärer bzw. Höhenbomber, allerdings wurden sie nur in wenigen Exemplaren gebaut. Als erstes Passagierflugzeug mit einer Druckkabine erlaubte der Boeing 307 Stratoliner einen Flug über dem Wetter und damit eine wesentliche Komfortsteigerung für die Passagiere.

1939 bis 1945

Am 20. Juni 1939 startet mit der Heinkel He 176 das erste Versuchsflugzeug mit regelbarem Flüssigkeitsraketenantrieb . Dieses Flugzeug besitzt auch als erstes als Rettungsmittel eine abtrennbare Cockpitkapsel mit Bremsschirm. Der Pilot musste sich im Notfall dann allerdings von der Kapsel befreien und mit dem Fallschirm abspringen. Das Flugzeug erreichte eine maximale Geschwindigkeit von ca. 750 km/h.

Die Heinkel He 178 war das erste Flugzeug der Welt, das von einem Turbinen-Luftstrahltriebwerk angetrieben wurde. Der Erstflug erfolgte am 27. August 1939.

Durch die Luftschlacht um England geriet das Jagdflugzeug zunächst in den Mittelpunkt. Die beiden herausstechenden Typen dieser Zeit waren die Messerschmitt Bf 109 und die Supermarine Spitfire , die durch Verbesserungen der Aerodynamik und auch der Leistungsfähigkeit der Motoren im Laufe ihrer Entwicklung wesentlich in ihrer Leistungsfähigkeit gesteigert wurden.

Die Heinkel He 280 war das erste zweistrahlige Flugzeug der Welt; es besaß zwei Turbostrahltriebwerke. Es war auch das erste Flugzeug, das mit einem Schleudersitz ausgerüstet war. Der Erstflug fand am 2. April 1941 statt. Seinen ersten Einsatz als Rettungsgerät hatte der Schleudersitz wohl am 13. Januar 1943, als sich der Pilot aus einer He 280 katapultieren musste, die wegen Vereisung flugunfähig geworden war.

Die Alliierten setzten für den strategischen Luftkrieg große viermotorige Bombenflugzeuge ein. Da Angriffe wegen der deutschen Luftverteidigung oft nachts geflogen werden mussten hielt die Avionik in den Luftkrieg Einzug. Geräte zu Positionsbestimmung, wie das GEE -Verfahren, Radar zur Navigation und zur Nachtjagd und auch Funkgeräte zogen in Einsatz ein. Der Kampf führte zu immer größeren Flughöhen und Geschwindigkeiten. Um die Bombenflugzeuge wirksam schützen zu können wurden Jagdflugzeuge mit großer Reichweite entwickelt, etwa die North American P-51

Die Arado Ar 234 B-2 von 1944 war der erste vierstrahlige Bomber mit einem Autopiloten ( PDS ), gefolgt. Kurz vor Kriegsende entstand der zweistrahlige Nurflügler Horten H IX . Die Außenhülle war mit einer Mischung aus Kohlenstaub und Leim beschichtet, um Radarstrahlen zu absorbieren.

Mit der Messerschmitt Me 163 wurde Mitte 1944 ein Raketengleiter, ausgehend von einem Segelflugzeug, zur Einsatzreife entwickelt. Als Objektschutzjäger eingesetzt bestach das Flugzeug durch seine Steigleistung, war jedoch aufgrund der Einsatzumstände praktisch wirkungslos.

Während dieser Zeit steigerte sich die Fluggeschwindigkeit bis in den transsonischen Bereich. Umfangreiche Forschungsprojekte, insbesondere auf deutscher Seite, führten zu grundlegenden Entdeckungen der in der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik, etwa die Anwendung der Tragflächenpfeilung oder die Entdeckung der Flächenregel . Produkt dieser Bemühungen war der schwere Strahlbomber Junkers Ju 287 mit negativer Pfeilung der Tragflächen und Anwendung der Flächenregel.

Die Japaner errangen mit ihrer leichten und wendigen Mitsubishi Zero Sen im Pazifik zunächst herausragende Erfolge. Erst spätere Entwicklungen der USA erlaubten es, gegen den Gegner mit Erfolgsaussicht vorzugehen. Als die Lage Ende 1944 für Japan immer aussichtsloser wurde, ersannen sie Kamikaze-Flugzeuge , deren Piloten das voll Sprengstoff gepackte Flugzeug selbstmörderisch auf alliierte Schiffe lenkten.

1945 bis heute

1947 durchbrach die Bell X-1 als erstes Flugzeug offiziell die Schallmauer , inoffiziell war das nach Berichten deutscher Kampfflieger aus Versehen bereits 1945 mit einer Messerschmitt Me 262 gelungen. Die X-1 war ein Experimentalflugzeug mit Raketenantrieb , welches von einer B-29 in ca. 10 km Höhe getragen und dort ausgeklinkt wurde, woraufhin der Raketenantrieb zündete und das Flugzeug die Schallmauer durchbrach.

Mit dem Kalten Krieg und dem Koreakrieg (1950–1953) begann das Wettrüsten der Strahlflugzeuge. Am 8. November 1950 gelang der weltweit erste Sieg in einem Luftkampf zwischen Strahlflugzeugen, bei dem eine MiG-15 von einer Lockheed P-80 abgeschossen wurde. Grundsätzlich waren die P-80 und Republic F-84 den sowjetischen Jets jedoch nicht gewachsen und wurden deshalb bald von der F-86 Sabre abgelöst.

Mit der Inbetriebnahme der britischen De Havilland DH.106 Comet bei der Fluggesellschaft BOAC begann 1952 das Zeitalter der Strahlturbinen auch für Verkehrsflugzeuge. Allerdings wurden die wechselnden Druck-Belastungen nicht ausreichend berücksichtigt – der Verkehr fand jetzt in größeren Höhen statt und die Lastwechsel der Druckkabine führten zu Haarrissen im Rumpf. Als 1954 zwei Maschinen dieses Typs abstürzten, musste mit großem Aufwand nach den Ursachen geforscht werden; es handelte sich um Materialermüdung . Diese Forschung kam allen Konstrukteuren zugute. Mit der Tupolew Tu-104 etablierte währenddessen die Sowjetunion ab 1956 erfolgreiche Liniendienste. Die Comet nahm mit einem weitgehend neu konstruierten Rumpf als DH.106 Comet 4B im Herbst 1958 ihren Dienst wieder auf, allerdings nur kurz vor der Boeing 707 , welche eine etwas höhere Reichweite hatte und mehr als doppelt so viele Passagiere befördern konnte. Eine verbesserte Wirtschaftlichkeit brachte ab 1962 der Einsatz der leistungsstärkeren und verbrauchsärmeren Mantelstromtriebwerke (engl. Turbofan). Anfang der 1970er Jahre begann der Einsatz von Großraumpassagierflugzeugen wie zum Beispiel dem Boeing 747 „Jumbo-Jet“ und der McDonnell Douglas DC-10 , später kamen Airbus-Baureihen dazu; größtes Passagierflugzeug ist heute der Airbus A380 .

Mit Beginn der 1950er Jahre begann die Entwicklung weitreichender strategischer Bomber , die auch Atombomben tragen konnten. Die bekanntesten Vertreter waren die Boeing B-52 , Convair B-58 , Mjassischtschew M-4 , die Tupolew Tu-95 und die Avro Vulcan . Die B-58 war das erste Kampfflugzeug mit einem zentralen Bordrechner, der die zahlreichen Baugruppen zusammenfasste.

1955 rüstete die französische Firma Sud Aviation ihren Hubschrauber Alouette II mit einer 250-kW-Turboméca-Artouste-Wellenturbine aus und baute damit den ersten Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb.

Mit dem Hawker Siddeley Harrier begann die Serienherstellung senkrechtstartender VTOL -Flugzeuge ab 1966. Allerdings kamen fast alle anderen VTOL-Flugzeuge nicht über das Prototypenstadium hinaus. Die USA entwickeln zurzeit (2005) mit dem Lockheed Martin F-35 eine neue Generation von V/STOL-Flugzeugen.

Mit dem Vietnamkrieg trafen erneut sowjetische und amerikanische Flugzeuge aufeinander. Dabei erwies sich die MIG 21 gegenüber der amerikanischen McDonnell F-4 Phantom II in vielen Fällen als überlegen. Die Boeing B-52 wurde zu großflächigen Bombardements eingesetzt. Der umfangreiche Einsatz von Hubschraubern, wie der CH-47 Chinook und Bell UH-1 , wurde immer wichtiger.

Mit dem Jungfernflug der Tupolew Tu-144 am 31. Dezember 1968 und der Concorde am 2. März 1969 begann die Episode des Überschall-Passagierluftverkehrs. Die Amerikaner hatten bei konventionellen zivilen, mit Turbinenstrahltriebwerken angetriebenen Passagierflugzeugen eine Monopolstellung erreicht. Diese wollten Engländer und Franzosen durch den Bau der Concorde durchbrechen. Der gestiegene Ölpreis (er vervielfachte sich während der Ölkrisen 1973 und 1979/80) machte die Concorde unwirtschaftlich. Der enorme Kraftstoffverbrauch galt als ökologisch bedenklich. British Airways und Air France – damals beide staatliche Fluggesellschaften – wurden von ihren Regierungen zum Kauf der Concorde genötigt. [21] Der letzte Flug einer Concorde fand am 26. November 2003 statt.

Die Lockheed F-117 A Nighthawk der United States Air Force war das weltweit erste einsatzbereite Flugzeug, das sich die Tarnkappentechnik konsequent zunutze machte. Die erste F-117A wurde 1982 ausgeliefert. Während des Baus der F-117 wurde sie von den amerikanischen Ingenieuren als „hoffnungsloser“ Fall bezeichnet, da sie vermuteten, dass das Flugzeug aufgrund seiner Form nie in der Lage sein würde zu fliegen. Bevor sie einen offiziellen Namen bekamen, nannten die Ingenieure und Testpiloten die unkonventionellen Flugzeuge, die während des Tages versteckt wurden, um Entdeckung durch sowjetische Satelliten zu verhindern, „Cockroaches“ ( Kakerlaken ). Diese Bezeichnung wird noch immer häufig benutzt, weil diese Flugzeuge nach Meinung vieler zu den hässlichsten gehören, die bislang gebaut wurden. Das Flugzeug wird auch „Wobblin Goblin“ genannt, [22] speziell wegen ihrer unruhigen Flugeigenschaften bei Luftbetankungen . Es lässt sich auf Grund seiner instabilen aerodynamischen Eigenschaften nur mit Computerunterstützung fliegen.

Mit dem Raketenflugzeug SpaceShipOne gelang am 21. Juni 2004 der erste privat finanzierte suborbitale Raumflug über 100 km Höhe. Die Maschine wurde von der Firma Scaled Composites im Rahmen des Projekts Tier One entwickelt, um den Wettbewerb Ansari X-Prize der X-Prize Foundation für sich entscheiden zu können. Dieser stellte zehn Millionen Dollar für denjenigen in Aussicht, der als Erster mit einem Fluggerät neben dem Piloten zwei Personen oder entsprechenden Ballast in eine Höhe von mehr als 100 Kilometer befördert und dies mit demselben Fluggerät innerhalb von 14 Tagen wiederholt.

Laufende Forschung und Zukunft

Um der Thematik der notwendigen Treibstoffeinsparung zu begegnen, wird häufig der mögliche Einsatz von Nurflüglern diskutiert. Damit soll auch die Lärmbelastung gesenkt werden. Ein realistischer Forschungsschwerpunkt ist der erweiterte Einsatz von Leichtbauwerkstoffen wie CFK und bedingt GLARE . Auch werden neue Triebwerke mit Wärmerückgewinnung über Wärmeübertrager entwickelt. Die Nutzung aerodynamischer Erkenntnisse bei z. B. den Winglets oder den Gurney Flaps werden untersucht. Im militärischen Bereich setzen sich immer mehr die Drohnen durch und mit der Boeing AL-1 werden ganz neue Waffensysteme auf Laser-Basis erprobt.

Rekorde

Fluggeschwindigkeit

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die von Flugzeugen erreichten Geschwindigkeitsrekorde:

Jahr Geschw. Pilot Nationalität Flugzeug
1903 56 km/h Orville Wright USA Flyer 1
1910 106 km/h Leon Morane Frankreich Blériot XI
1913 204 km/h Maurice Prevost Frankreich Deperdussin-Monocoque
1923 417 km/h Harold J. Brow USA Curtiss R2C -1
1934 709 km/h Francesco Agello Italien Macchi-Castoldi MC72 (Schwimmerflugzeug)
1939 755 km/h Fritz Wendel Deutschland Messerschmitt Me 209 V1
1941 1.004 km/h Heini Dittmar Deutschland Messerschmitt Me 163 (Raketenjäger)
1947 1.127 km/h
Mach 1,015
Charles Elwood Yeager USA Bell X-1
1951 2.028 km/h Bill Bridgeman USA Douglas Skyrocket
1956 3.058 km/h Frank Everest USA Bell 52 X-2 (Rakete)
1961 5.798 km/h Robert White USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
1965 3.750 km/h W. Daniel USA Lockheed SR-71 Blackbird (Düsenflugzeug)
1966 7.214 km/h William Joseph Knight USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
2004 11.265 km/h unbemannt USA Boeing X-43A ( Staustrahltriebwerk )

Größe

Antonow An-225 – längstes Flugzeug der Welt

Als größtes Flugzeug der Welt gilt das Frachtflugzeug Antonow An-225 „Mrija“. Es hat die größte Länge, das höchste Startgewicht und den größten Schub aller Flugzeuge. Der Airbus A380 ist aufgrund seiner Kapazität das größte Passagierflugzeug der Welt (max. 853 Passagiere). Dennoch ist er nicht das längste Passagierflugzeug: Die Boeing 747-8 ist mit 76,30 m das längste Passagierflugzeug der Welt. Die größte Spannweite hat das für Raketenstarts vorgesehene Scaled Composites Stratolaunch .

Das leistungsfähigste Triebwerk hat die zweistrahlige Boeing 777 -300 mit 512 kN Schub . Die größte Reichweite ist nur schwer festlegbar, da sie bei jedem Flugzeug durch zusätzliche Tanks (im Extremfall bis zum maximalen Startgewicht) erhöht werden kann. Das Flugzeug mit der größten serienmäßigen Reichweite ist die Boeing 777-200LR mit 17.446 km. Die größte jemals ohne nachzutanken erzielte Reichweite gehört die Voyager mit 42.212 km.

Vergleich von Großflugzeugen:
Airbus A380 , Antonow An-225 , Boeing 747-8I , Hughes H-4 , Scaled Composites Stratolaunch
A380-800 A340-600 B747-8i B777-300ER Hughes H-4 Antonow An-225
Länge 72,7 m 75,3 m 76,3 m 73,9 m 66,7 m 84,0 m
Spannweite 79,8 m 63,5 m 68,5 m 64,8 m 97,5 m 88,4 m
Höhe 24,1 m 17,3 m 19,4 m 18,6 m 25,1 m 18,1 m
max. Startgewicht 560 t 368 t 448 t 352 t 182 t 600 t
Reichweite 15.000 km 13.900 km 14.815 km 14.600 km 4.800 km 15.400 km
max. Passagierzahl 853 419 605 550 750 Frachtflugzeug
Schub/Leistung 4·311 kN
= 1244 kN
4·267 kN
= 1088 kN
4·296 kN
= 1184 kN
2·512 kN
= 1024 kN
8·2240 kW
= 17.920 kW
6·230 kN
= 1380 kN

Siehe auch

Literatur

  • Ludwig Bölkow (Hrsg.): Ein Jahrhundert Flugzeuge. Geschichte und Technik des Fliegens . VDI, Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-400816-9 .
  • RG Grant: Fliegen. Die Geschichte der Luftfahrt . Dorling Kindersley, Starnberg 2003, ISBN 3-8310-0474-9 .
  • Ernst Götsch: Einführung in die Flugzeugtechnik . Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 1971, ISBN 3-87234-041-7 .
  • Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik. Einführung, Grundlagen, Luftfahrzeugkunde. Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8 .
  • Oskar Höfling : Physik, Band II, Teil 1, Mechanik – Wärme , 15. Auflage. Dümmlers, Bonn 1994, ISBN 3-427-41145-1 .
  • Knaurs Lexikon der Naturwissenschaften . Droemersche Verlagsanstalt, Th. Knaur Nachf., München und Zürich 1969.
  • Wie funktioniert das? Meyers erklärte Technik, Band 1. Bibliographisches Institut, Mannheim und Zürich 1963.

Weblinks

Commons : Flugzeuge – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Flugzeug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Flieger . duden.de
  2. International Civil Aviation Organization (Hrsg.): Annex 2 to the Convention on International Civil Aviation . Rules of the Air. 10. Auflage. November 2016, S.   1–2 ( bazl.admin.ch [PDF; 878   kB ; abgerufen am 12. Juli 2017]).
  3. Das Neue Universallexikon . Bertelsmann Lexikon Verlag, 2007, ISBN 978-3-577-10298-8 , S.   284 .
  4. Heinz AF Schmidt: Lexikon der Luftfahrt . Motorbuch Verlag, 1972, ISBN 3-87943-202-3 .
  5. Wilfried Kopenhagen ua: transpress Lexikon: Luftfahrt . 4. überarbeitete Auflage. Transpress-Verlag, Berlin 1979, S.   255 .
  6. Kathrin Kunkel-Razum, Birgit Eickhoff: Duden. Standardwörterbuch Deutsch als Fremdsprache . Hrsg.: Bibliographisches Institut. 1. Auflage. Dudenverlag, Mannheim 2002 („Flugzeug […]: Luftfahrzeug mit horizontal an den Seiten seines Rumpfes angebrachten Tragflächen.“).
  7. Flugzeug. In: Digitales Wörterbuch der deutschen Sprache . Abgerufen am 30. Mai 2011 „Luftfahrzeug, das meist aus einem mit einem Fahrwerk versehenen Rumpf mit horizontal angebrachten Tragflügeln und einem Leitwerk besteht und dessen Flugfähigkeit durch einen dynamischen Auftrieb zustande kommt“
  8. David Anderson, Scott Eberhardt: Understanding Flight . 2. Auflage. McGraw-Hill, New York ua 2009, ISBN 978-0-07-162696-5 (englisch, A Physical Description of Flight Buch-Auszug [PDF]).
  9. Flugwerk/Zelle gleichbedeutend verwendet, s. Tabelle S.5 (PDF; 59 kB)
  10. mdpi.com
  11. a b boeing.com
  12. a b FAST45 magazine vom Dezember 2009 ( Memento vom 26. Dezember 2012 im Internet Archive )
  13. a b boeing.com
  14. auch weitere Typen anderer Hersteller ab Page 69768
  15. Jochim Scheiderer: Angewandte Flugleistung – Eine Einführung in die operationelle Flugleistung vom Start bis zur Landung , Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-72722-4 , doi:10.1007/978-3-540-72724-8 .
  16. Gunnar Haase: Alternative Varianten mechanischer Flugsteuerungssysteme zur Reduzierung von Gewicht und Fertigungsaufwand . Suedwestdeutscher Verlag fuer Hochschulschriften, 2009, ISBN 978-3-8381-0414-0 . , Kapitel 2 Stand der Technik
  17. Dieter Scholz (2014): Flugsteuerung (PDF; 15 MB) Skript
  18. Wolfgang Leonhardt: Karl Jathos erster Motorflug 1903 . Books on Demand , Norderstedt 2002, ISBN 3-8311-3499-5
  19. Telegram from Orville Wright in Kitty Hawk, North Carolina, to His Father Announcing Four Successful Flights, 1903 December 17. In: World Digital Library . 17. Dezember 1903, abgerufen am 21. Juli 2013 .
  20. Die Geschichte des Jagdflugzeuges ( Memento vom 30. März 2010 im Internet Archive )
  21. Das Aus für die Concorde , faz.net
  22. to wobble = flattern, schlenkern, schwabbeln