Letecké inženýrství - Aerospace engineering
![]() Inženýři NASA, kteří zde byli během řízení mise vidět Apollo 13, pilně pracoval na ochraně životů astronautů na misi. | |
obsazení | |
---|---|
Jména | Letecký inženýr Inženýr |
Typ povolání | Profese |
Sektory činnosti | Letectví, astronautika, Věda |
Popis | |
Kompetence | Technické znalosti, manažerské dovednosti (viz také glosář leteckého inženýrství ) |
Vyžaduje se vzdělání | Bakalářský titul[1][2] |
Pole zaměstnanost | Technologie, Věda, průzkum vesmíru, válečný |
Část série na |
Astrodynamika |
---|
![]() |
Gravitační vlivy |
Opatření pro účinnost |
Letecké inženýrství je primární pole inženýrství zabývající se vývojem letadlo a kosmická loď.[3] Má dvě hlavní a překrývající se větve: letecký strojírenství a astronautický inženýrství. Avionika inženýrství je podobné, ale zabývá se elektronika strana leteckého inženýrství.
„Letecké inženýrství“ byl původní výraz pro tento obor. Jak technologie letu pokročila, aby zahrnovala vozidla provozovaná v vesmír, širší pojem „letecký a kosmický průmysl strojírenství “.[4] Letecké a kosmické inženýrství, zejména astronautické odvětví, je často hovorově označováno jako „raketová věda“.[5]
Přehled
Letová vozidla jsou vystavena náročným podmínkám, jako jsou podmínky způsobené změnami v atmosférický tlak a teplota, s konstrukční zatížení naneseno na součásti vozidla. V důsledku toho jsou obvykle výrobky různých technologických a inženýrských oborů včetně aerodynamika, pohon, avionika, věda o materiálech, strukturální analýza a výrobní. Interakce mezi těmito technologiemi je známá jako kosmické inženýrství. Vzhledem ke složitosti a počtu příslušných oborů provádějí letecké inženýrství týmy inženýrů, z nichž každý má svou vlastní specializovanou oblast odborných znalostí.[6]
Dějiny
![]() | Tato sekce potřebuje expanzi s: novější historií, včetně nedávných událostí. Můžete pomoci přidávat k tomu. (Listopad 2009) |

Původ leteckého inženýrství lze vysledovat až k průkopníkům letectví kolem konce 19. do počátku 20. století, ačkoli práce Sira George Cayley pochází z posledního desetiletí 18. až poloviny 19. století. Jeden z nejdůležitějších lidí v historii letectví[7] a průkopník v leteckém inženýrství,[8] Cayley je připočítán jako první osoba oddělit síly výtah a táhnout, které ovlivňují jakékoli atmosférické letové vozidlo.[9]
Rané znalosti leteckého inženýrství byly do značné míry empirické, přičemž některé koncepty a dovednosti byly importovány z jiných oborů strojírenství.[10] Některé klíčové prvky, jako dynamika tekutin, jimž vědci z 18. století rozuměli.
V prosinci 1903 Bratři Wrightové provedl první trvalý řízený let poháněného letadla těžšího než vzduch, který trval 12 sekund. Ve 10. Letech 20. století došlo k rozvoji leteckého inženýrství prostřednictvím návrhu první světová válka vojenská letadla.
Mezi první a druhou světovou válkou došlo v poli k velkým skokům, které byly urychleny příchodem hlavního proudu civilního letectví. Pozoruhodné letouny této doby zahrnují Curtiss JN 4, Farman F.60 Goliath, a Fokker Trimotor. Pozoruhodné vojenské letouny tohoto období zahrnují Mitsubishi A6M Zero, Supermarine Spitfire a Messerschmitt Bf 109 z Japonska, Velké Británie a Německa. Významný vývoj v leteckém inženýrství přišel s prvním provozem Tryskový motor -motorové letadlo, Messerschmitt Me 262 který vstoupil do služby v roce 1944 ke konci druhé světové války.
První definice leteckého inženýrství se objevila v únoru 1958,[4] uvažovat o zemské atmosféře a vesmíru jako o jedné říši, čímž obklopovalo obě letadla (aero) a kosmické lodě (prostor) pod nově vytvořeným termínem letecký a kosmický průmysl.
V reakci na vypuštění prvního satelitu SSSR, Sputnik, do vesmíru 4. října 1957, američtí letečtí inženýři vypustili první americký satelit dne 31. ledna 1958. The Národní úřad pro letectví a vesmír byla založena v roce 1958 jako reakce na studenou válku. V roce 1969 Apollo 11 se uskutečnila první vesmírná mise s posádkou na Měsíc. Viděli tři astronauti vstoupit na oběžnou dráhu kolem Měsíce, se dvěma, Neil Armstrong a Buzz Aldrin při návštěvě měsíčního povrchu. Třetí astronaut, Michael Collins, zůstali na oběžné dráze, aby se setkali s Armstrongem a Aldrinem po jejich návštěvě.[11]

Důležitá inovace přišla 30. Ledna 1970, kdy Boeing 747 uskutečnil svůj první komerční let z New Yorku do Londýna. Toto letadlo se zapsalo do historie a stalo se známé jako „Jumbo Jet“ nebo „Whale“[12] díky své schopnosti pojmout až 480 cestujících.[13]
Další významný vývoj v leteckém inženýrství nastal v roce 1976 s vývojem prvního cestujícího nadzvukový letadlo, Concorde. Na vývoji tohoto letadla se dohodli Francouzi a Britové 29. listopadu 1962.[14]
21. Prosince 1988 Antonov An-225 Mriya nákladní letadlo zahájilo svůj první let. Drží rekordy pro nejtěžší letadlo na světě, nejtěžší přepravovaný náklad a nejdelší přepravovaný náklad a má nejširší rozpětí křídel ze všech letadel v operační službě.[Citace je zapotřebí ]
25. Října 2007 Airbus A380 uskutečnila svůj první komerční let ze Singapuru do australského Sydney. Toto letadlo bylo první osobní letadlo, které překonalo Boeing 747 pokud jde o kapacitu cestujících, s maximem 853. Ačkoli vývoj tohoto letadla začal v roce 1988 jako konkurent 747, A380 uskutečnil svůj první zkušební let v dubnu 2005.[15]
Elementy



Některé z prvků leteckého inženýrství jsou:[16][17]
- Průřez radaru - studie podpisu vozidla zjevná pro dálkový průzkum Země podle radar.
- Mechanika tekutin - studium proudění tekutin kolem objektů. Konkrétně aerodynamika týkající se proudění vzduchu nad tělesy, jako jsou křídla nebo prostřednictvím objektů, jako jsou aerodynamické tunely (viz také výtah a letectví ).
- Astrodynamika - studium orbitální mechanika včetně predikce orbitálních prvků, když je jim dáno několik vybraných proměnných. Zatímco několik škol ve Spojených státech to učí na vysokoškolské úrovni, některé mají postgraduální programy pokrývající toto téma (obvykle ve spojení s katedrou fyziky uvedené univerzity nebo univerzity).
- Statika a Dynamika (strojírenská mechanika) - studium pohybu, sil, momentů v mechanických systémech.
- Matematika - zejména, počet, diferenciální rovnice, a lineární algebra.
- Elektrotechnologie - studium elektronika v rámci strojírenství.
- Pohon - energii pro pohyb vozidla vzduchem (nebo ve vesmíru) poskytuje vnitřní spalovací motory, proudové motory a turbosoustrojí nebo rakety (viz také vrtule a pohon kosmické lodi ). Novější přírůstek do tohoto modulu je elektrický pohon a iontový pohon.
- Řídicí technika - studium matematické modelování z dynamický chování systémů a jejich návrh, obvykle pomocí zpětnovazebních signálů, aby bylo jejich dynamické chování žádoucí (stabilní, bez velkých odchylek, s minimální chybou). To platí pro dynamické chování letadel, kosmických lodí, pohonných systémů a subsystémů, které existují na kosmických vozidlech.
- Struktury letadel - návrh fyzické konfigurace plavidla, aby odolal silám, které na ně během letu narazily. Cílem leteckého inženýrství je udržovat konstrukce lehké a levné při zachování strukturální integrity.[18]
- Věda o materiálech - týkající se konstrukcí, letecké inženýrství také studuje materiály, z nichž mají být letecké konstrukce postaveny. Jsou vynalezeny nové materiály s velmi specifickými vlastnostmi nebo jsou stávající upraveny, aby se zlepšila jejich výkonnost.
- Mechanika těles - S materiálovou vědou úzce souvisí mechanika pevných látek, která se zabývá analýzou napětí a přetvoření součástí vozidla. V současné době existuje několik programů konečných prvků, jako je MSC Patran / Nastran, které pomáhají technikům v analytickém procesu.
- Aeroelasticita - vzájemné působení aerodynamických sil a pružnosti konstrukce, které může potenciálně působit třepetání, divergence atd.
- Avionika - návrh a programování počítačové systémy na palubě letadla nebo kosmické lodi a simulace systémů.
- Software - specifikace, návrh, vývoj, testování a implementace počítačový software pro letecké aplikace, včetně letový software, software pro ovládání ze země, testovací a vyhodnocovací software atd.
- Riziko a spolehlivost - studium technik hodnocení rizika a spolehlivosti a matematiky kvantitativních metod.
- Kontrola hluku - studium mechaniky přenosu zvuku.
- Aeroakustika - studium generování hluku buď turbulentním pohybem kapaliny, nebo aerodynamickými silami působícími na povrchy.
- Letové zkoušky - navrhování a provádění programů letových zkoušek za účelem shromažďování a analýzy výkonu a manipulační vlastnosti údaje za účelem zjištění, zda letadlo splňuje své konstrukční a výkonnostní cíle a požadavky na certifikaci.
Základ většiny těchto prvků spočívá v teoretickém fyzika, jako dynamika tekutin pro aerodynamiku nebo pohybové rovnice pro letová dynamika. K dispozici je také velký empirický součástka. Historicky byla tato empirická součást odvozena z testování zmenšených modelů a prototypů, ať už v aerodynamické tunely nebo ve volné atmosféře. Více nedávno, pokroky v výpočetní povolili použití výpočetní dynamika tekutin simulovat chování kapaliny, což snižuje čas a výdaje vynaložené na testování v aerodynamickém tunelu. Ti, kteří studují hydrodynamiku nebo hydroakustika často získávají tituly v leteckém inženýrství.
Letecké inženýrství navíc řeší integraci všech komponentů, které tvoří letecký dopravní prostředek (subsystémy včetně letecká ložiska, komunikace, tepelná regulace, životní podpora atd.) a jeho životní cyklus (konstrukce, teplota, tlak, záření, rychlost, život ).
Studijní programy
Letecké inženýrství lze studovat na pokročilý diplom, bakalář, magisterský, a Ph.D. úrovně v katedrách leteckého inženýrství na mnoha univerzitách a v strojírenství oddělení u ostatních. Několik oddělení nabízí tituly v kosmonautickém inženýrství zaměřeném na vesmír. Některé instituce rozlišují mezi leteckým a astronautickým inženýrstvím. Postgraduální tituly jsou nabízeny v pokročilých nebo speciálních oblastech pro letecký průmysl.
Znalosti z chemie, fyziky, informatiky a matematiky jsou důležité pro studenty, kteří studují na leteckém inženýrství.[19]
V populární kultuře
Termín "raketový vědec „se někdy používá k popisu velkého člověka inteligence protože raketová věda je považována za praxi vyžadující velké mentální schopnosti, zejména technicky a matematicky. Termín je ironicky použit ve výrazu „Není to raketová věda“, což naznačuje, že úkol je jednoduchý.[20] Přísně vzato, použití „vědy“ v „raketové vědě“ je nesprávné pojmenování, protože věda je o porozumění původu, přírodě a chování vesmíru; inženýrství je o použití vědeckých a technických principů k řešení problémů a vývoji nových technologií.[5][21] „Věda“ a „inženýrství“ se však často zneužívají jako synonyma.[5][21][22]
Viz také
- Americký institut pro letectví a astronautiku
- American Helicopter Society International
- Letová zkouška
- Glosář leteckého inženýrství
- Rejstřík článků o leteckém inženýrství
- Seznam škol leteckého inženýrství
- Seznam leteckých inženýrů
- Seznam ruských leteckých inženýrů
- Sigma Gamma Tau (čestná společnost leteckého inženýrství)
- Zařízení pro vesmírnou energii
Reference
- ^ „Požadované vzdělání“. study.com. Citováno 2015-06-22.
- ^ „Vzdělání, letečtí inženýři“. myfuture.com. Citováno 2015-06-22.
- ^ Encyclopedia of Aerospace Engineering. John Wiley & Sons, 2010. ISBN 978-0-470-75440-5.
- ^ A b Stanzione, Kaydon Al (1989). "Inženýrství". Encyklopedie Britannica. 18 (15 ed.). Chicago. p. 563.
- ^ A b C NASA (2008). Steven J. Dick (ed.). Vzpomínka na vesmírný věk: Sborník z konference k 50. výročí (PDF). p. 92.
Termín „raketový vědec“ je nesprávné pojmenování používané v médiích a v populární kultuře a vztahuje se na většinu inženýrů a techniků, kteří s von Braunem pracovali na vývoji raket. Odráží kulturní hodnocení obrovských úspěchů týmu, je však nesprávné. ...
- ^ „Kariéra: Aerospace Engineer“. Profily kariéry. Princetonská recenze. Archivovány od originál dne 2006-05-09. Citováno 2006-10-08.
Vzhledem ke složitosti finálního produktu je třeba zachovat složitou a rigidní organizační strukturu výroby, což výrazně omezuje schopnost každého inženýra porozumět jeho roli, pokud jde o finální projekt.
- ^ „Sir George Cayley“. flyingmachines.org. Citováno 2009-07-26.
Sir George Cayley je jedním z nejdůležitějších lidí v historii letectví. Mnozí ho považují za prvního skutečného vědeckého leteckého vyšetřovatele a za první osobu, která pochopila základní principy a síly letu.
- ^ „Sir George Cayley (britský vynálezce a vědec)“. Britannica. n.d. Citováno 2009-07-26.
Anglický průkopník letecké navigace a leteckého inženýrství a konstruktér prvního úspěšného kluzáku, který nese nahoře lidskou bytost.
- ^ „Sir George Cayley“. US Centennial of Flight Commission. Archivovány od originál dne 24. února 2014. Citováno 31. ledna 2016.
Cayley, bohatý vlastník půdy, je považován za otce letecké navigace a průkopníka ve vědě aerodynamiky. Stanovil vědecké principy pro let těžší než vzduch a pro svůj výzkum použil modely kluzáků. Byl prvním, kdo identifikoval čtyři síly letu - tlačit, zvedat, táhnout a vážit - a popsat vztah, který každý měl k sobě.
- ^ Kermit Van Every (1988). "Letecké inženýrství". Encyklopedie Americana. 1. Grolier Incorporated.
- ^ „Stručná historie NASA“. NASA. Citováno 2012-03-20.
- ^ Němec, Kent. „Boeing 747: Královna nebes na 50 let“. CNET. Citováno 2019-09-11.
- ^ „Boeing 747-100 - Specifikace - technické údaje / popis“. www.flugzeuginfo.net. Citováno 2019-09-11.
- ^ Zhang, Benjamin. „Concorde uskutečnil svůj poslední let před 15 lety a nadzvukové letecké cestování se ještě musí vzpamatovat - zde je ohlédnutí za jeho úžasnou historií“. Business Insider. Citováno 2019-09-10.
- ^ "Historie Airbusu A380". interestingengineering.com. 2019-03-31. Citováno 2019-09-11.
- ^ "Science: Engineering: Aerospace". Otevřít web. Citováno 2006-10-08.
- ^ Gruntman, Mike (19. září 2007). „Čas pro akademická pracoviště v astronautickém inženýrství“. Konferenční a výstavní program AIAA SPACE 2007. Konference a výstava AIAA SPACE 2007. AIAA. Archivovány od originál dne 18. října 2007.
- ^ "Struktury letadel v leteckém inženýrství". Letecké inženýrství, letecké zprávy, platy, pracovní místa a muzea. Archivovány od originál dne 09.11.2015. Citováno 2015-11-06.
- ^ „Vstupní vzdělávání, letečtí inženýři“. myfuture.com. Citováno 2015-06-22.
- ^ Bailey, Charlotte (7. listopadu 2008). „Oxford sestavuje seznam deseti nejlepších dráždivých frází“. The Daily Telegraph. Citováno 2008-11-18.
10 - Není to žádná raketová věda
- ^ A b Petroski, Henry (23. listopadu 2010). „Inženýrství není věda“. IEEE Spectrum. Citováno 21. června 2015.
Věda je o porozumění původu, přírodě a chování vesmíru a všeho, co obsahuje; inženýrství je o řešení problémů přeuspořádáním světa, aby se vyráběly nové věci.
- ^ Neufeld, Michael. Von Braun: Dreamer of Space, inženýr války (První vydání). Vintage knihy. str. xv.
V anglicky mluvících médiích a populární kultuře došlo k hluboce zakořeněnému selhání vyrovnat se s rozdílem mezi vědou a technikou.
Další čtení
- Dharmahinder Singh Chand. Termodynamika leteckého inženýrství. Křivka znalostí, 2017. ISBN 978-93-84389-16-1.
externí odkazy
- NDTAeroTech.com, online komunita pro profesionály NDT v oblasti letectví a kosmonautiky
- Kroo, Ilane. „Design letadla: syntéza a analýza“. Stanfordská Univerzita. Archivovány od originál dne 23. února 2001. Citováno 17. ledna 2015.
- Air Service Training Aviation Maintenance UK