Velká letadla - Large aircraft
Velká letadla umožňují přepravu velkých a / nebo těžkých užitečných nákladů na velké vzdálenosti. Zvětšení konstrukce letadla může také zlepšit celkovou účinnost paliva a člověkohodin pro přepravu daného nákladu, zatímco je k dispozici větší prostor pro přepravu lehkých nákladů nebo poskytnutí prostoru pro cestující. Vzhledem k tomu, že se letadla zvětšují, představují významné konstrukční problémy, které se u menších typů nevyskytují. Patří mezi ně strukturální účinnost, odezva řízení letu a dostatečný výkon ve spolehlivé a nákladově efektivní instalaci.
Velká letadla také vyžadují specializovaná pozemní zařízení a některé země mají pro ně speciální regulační prostředí.
Obr vzducholodi ze třicátých let zůstává do roku 2016 největším letounem, jaký byl kdy vyroben, zatímco Hughes H-4 „Smrková husa“ z roku 1947 měla největší rozpětí křídel ze všech typů s pevnými křídly. The Hybridní letecká vozidla Airlander 10 hybridní vzducholoď je největší letadlo létající dnes.
Vlastnosti
Užitečné zatížení
Zvedací kapacita letadla závisí na velikosti křídla a jeho „zatížení“, hmotnosti na jednotku plochy, kterou může křídlo nést. Načítání je víceméně konstantní pro danou úroveň technologie. Jak se velikost letadla zvyšuje, zvyšuje se zvedací kapacita s povrchovou plochou. Pro daný aerodynamický tvar se plocha zase zvětšuje se čtvercem rozpětí křídel. Pokud lze udržet strukturální účinnost, zvyšuje se konstrukční hmotnost draku také s jeho povrchovou plochou a čtvercem rozpětí. Ale vnitřní objem se zvyšuje s krychlí rozpětí.
Například pokud jsou rozměry zdvojnásobeny, pak se plocha a nosnost zvýší 2 × 2 = 4krát, zatímco objem se zvýší 2 × 2 × 2 = 8krát.
U osobních letadel toto zdvojnásobení velikosti umožňuje až dvojnásobek prostoru v kabině na cestujícího. Alternativně pro přepravu umožňuje až dvojnásobný prostor pro uložení objemného, ale lehkého nákladu. Velká letadla jsou tedy při používání pohodlnější a provozně flexibilnější než menší typy.
Struktura
Ačkoli větší křídlo nese větší síly, je také silnější. Hlavní nosník v křídle se blíží k I-paprsek, jehož hloubka se rovná tloušťce křídla. Aby bylo možné nést dané celkové zatížení, síly v paprsku se zmenšují se čtvercem jeho hloubky. Pokud je křídlo zdvojnásobeno v rozpětí, má také zdvojnásobenou tloušťku. Tím se sníží síly v nosníku o faktor 2 x 2 = 4, což umožní čtyřnásobné zvýšení celkového zatížení. To přesně odpovídá zvýšenému zdvihu dostupnému z větší plochy křídel.
To znamená, že kovové části velkého letadla nemusí být tlustší nebo těžší než u menších letadel. Protože však tyto části musí pokrýt čtyřnásobek plochy, činí letadlo čtyřikrát těžší. To opět přesně odpovídá nárůstu naložené hmotnosti, takže neexistuje žádný konstrukční limit, jak velký (nebo malý) může být letoun vyroben.
Velká letadla stále představují konstrukční výzvu. Konstrukční prvky nemusí být tlustší, ale nyní jsou dvakrát tak dlouhé, takže tuhost se stává problémem a je třeba přizpůsobit konstrukční přístup, aby byla zajištěna odpovídající celková tuhost. Toho se obvykle dosahuje tím, že se konstrukční prvky stanou buněčnými. Například nosník křídla v malém letadle může být ve skutečnosti jednoduchý nosník I s plným průřezem, ale ve větším provedení bude svislá část nosníku nebo „pás“ konstruována jako otevřená mříž vazníků v trojúhelníkové struktuře.
Řízení letu
Účinnost řízení letu, jako je křidélko, závisí hlavně na jeho ploše a vzdálenosti od středu letadla - jeho rameno páky. Pokud se rozpětí křídel zdvojnásobí, plocha se čtyřnásobně zvětší a rameno páky se zdvojnásobí, čímž je křidélka 8krát účinnější.
Vzhledem k tomu, že letadlo je také čtyřikrát těžší a jeho průměrná hmotnost je dvakrát tak daleko, vyžaduje 8násobné úsilí k dosažení stejného zrychlení špičky křídla.
Ty se vyrovnávají, takže u velkého letadla ekvivalentní křidélko zrychlí špičku křídla nahoru nebo dolů stejnou rychlostí jako menší letadlo. Ale na křídle s dvojnásobným rozpětím musí špička cestovat dvakrát tak daleko, aby dosáhla stejné změny v postoji letadla. To trvá déle, takže velké letadlo manévruje pomaleji než ekvivalentní menší letadlo.
Na velmi velkých typech, jako je Airbus A380, konvenční křidélka sama o sobě nestačí a další zvedací spojlery se používají ke snížení zdvihu dolů sklopného křídla a zvýšení rychlosti naklánění na praktickou a bezpečnou úroveň.
Podobné problémy se vyskytují u výtahu a ovládání výšky tónu. Bez dalších konstrukčních opatření k zajištění adekvátní odezvy řízení se jakýkoli pokus o provedení korekce dráhy letu na poslední chvíli pravděpodobně ukáže jako příliš malý a příliš pozdě, takže přerušení přistání na poslední chvíli a přelet okolo jsou obtížné a nebezpečné.
Motory
Počet motorů v letadle ovlivňuje jeho spolehlivost a bezpečnost. Čím více motorů je, tím bezpečnější je, když jeden motor selže. Ale na druhou stranu, čím více motorů je, tím je pravděpodobnější porucha jednoho nebo více a tím větší zátěž palubního inženýra. V současné době jsou v praxi preferovány dva motory, dokonce i docela velké letadla se širokým tělem jen s dvěma motory. Čtyři jsou obecně přijímány jako limit z bezpečnostních i nákladových důvodů.
Kromě několika vojenských typů nemělo žádné praktické velké letadlo nikdy více než čtyři motory. Jak se letadla zvětšují, je proto nutné navrhovat větší motory.
Rychlost vzduchu lopatky ventilátoru musí být udržována pod rychlostí zvuku, aby nedošlo k poškození a hlučným rázovým vlnám. Tato maximální rychlost hrotu určuje limit rychlosti otáčení. Při dané rychlosti otáčení bude špička většího ventilátoru cestovat rychleji. Aby se udržel maximální rychlost velkého motoru, musí se ventilátor točit pomaleji. Ventilátor je poháněn turbínou ze stejného hřídele, takže lopatky turbíny se také točí pomaleji.
Operace
V praxi díky provozním úsporám spojeným s létáním menšího počtu letadel jsou větší typy ekonomičtější na trasách, které mohou udržet jejich velikost.
Pozemní zařízení, jako jsou vzletové a přistávací dráhy, manipulační zařízení a hangáry, však musí být zvětšeny, aby se vyrovnaly, a náklady na to musí být kompenzovány nižšími provozními náklady. Omezená šířka dostupná na některých letištích omezuje rozpětí křídel dosažitelné na praktickém letadle.
Regulační definice
Při regulaci letecké činnosti představují úřady další pravidla a omezení pro typy nad určitou velikost.
Američan Federální letecká správa definuje velké letadlo jako jakékoli letadlo s hmotností nad 5 500 tun (5,7 tuny) maximální certifikovaná vzletová hmotnost.[1]
The Evropská agentura pro bezpečnost letectví (EASA) definuje velké letadlo jako „letadlo s maximální vzletovou hmotností více než 5 700 kilogramů (12 600 liber) nebo vícemotorový vrtulník“.[2]
Dějiny
Prvními praktickými letouny byly balóny používané pro sport a vojenské pozorování. V roce 1901 obří balón Preusen (Prusko) 8 400 metrů krychlových (300 000 krychlových stop) stoupl do výšky 9 155 metrů (30 036 stop). Rané vzducholodi byly něco víc než podlouhlé balóny s motorem zavěšeným pod nimi. Tato plavidla měla omezenou velikost, protože jejich těla byla netuhá a nemohla být vyrobena příliš dlouho. Němec Hrabě Ferdinand von Zeppelin si uvědomil, že tuhý rám může podporovat mnohem větší objem, a v roce 1900 Luftschiff Zeppelin 1 o objemu 11 300 metrů krychlových (400 000 krychlových stop) a délce 128 metrů (420 stop) se krátce dostalo do vzduchu.[3]
Rané letouny s pevnými křídly byly většinou jednomotorové. Když Rus Igor Sikorsky navrhl a letěl jeho Ilya Muromets v roce 1913 se stal nejen prvním čtyřmotorovým letadlem, ale s rozpětím křídel 29,8 metrů (98 ft) a naloženou hmotností 4600 kilogramů (10 100 lb), zdaleka největším a nejtěžším doposud. Pro srovnání LZ 18 vzducholoď, která letěla ve stejném roce, byla dlouhá 158 metrů (obálka měla kapacitu 270 000 m3 (9 500 000 cu ft)) a prázdná hmotnost 20 tun.
The Beardmore Nepružný z roku 1928 měl rozpětí křídel 157 ft 6 v (48,01 m) a celkovou hmotnost 37 000 liber. Na takové těžké letadlo však bylo poddimenzováno. Na svou dobu byl konstrukčně vyspělý, protože byl vyroben z celokovové konstrukce s namáhanou kůží.[4] The Dornier Do X byl největší, nejtěžší a nejmocnější hydroplán na světě, když letěl v roce 1929, měl podobné rozpětí 48 m (157 ft 6 v) a maximální vzletovou hmotnost 56 000 kg (123 459 lb).
V letech mezi dvěma světovými válkami pouze sovětský Tupolev ANT-20 Maxim Gorki pozemní letadlo z roku 1934 bylo větší v rozpětí 63,00 m (206 ft 9 v), ale při maximální vzletové hmotnosti 53 metrických tun nebylo tak těžké jako 56 tun Do X.
Největší vzducholoď, která byla kdy postavena, byla Zeppelin LZ 129 „Hindenburg“. Hindenburg poprvé vzlétl v roce 1936 a měl objem 200 000 metrů krychlových (7 100 000 krychlových stop) a délku 245 metrů (804 stop). Jeho maximální užitečné zatížení, kombinovaného cestujícího a nákladu, bylo 19 000 kilogramů (42 000 lb). Po katastrofálním konci Hindenburgu nebyly od té doby postaveny žádné vzducholodě tohoto rozsahu.
Do té doby větší letadla - zejména na dlouhé vzdálenosti létající čluny —Přesáhl Ilya Muromets v rozsahu. Během druhé světové války pak Amerika předvídala požadavek na velký trans-pacifický nákladní dopravce schopný provozu ze základen bez připravené přistávací dráhy. Obr Hughes H-4 Hercules létající člun byl vyroben ze dřeva a získal jej název „smrková husa“. Když v roce 1947 konečně letěl krátce, jeho rozpětí křídel 97,82 metrů (320 ft 11 v) z něj dělalo největší letadlo, jaké kdy letělo, a nikdy se mu nevyrovnalo. Vyžadovalo to 8 Pratt & Whitney R-4360 Hvězdné motory Wasp Major, aby se dostaly do vzduchu. Do té doby převzal pozemní letoun dálkový let a H-4 - který neudělal více než jeden kilometr dlouhý let méně než 100 stop od vody - už nikdy neletěl. Dnes je zachován jako kus muzea.
Na začátku druhé světové války Barnes Wallis navrhl „Vítězný bombardér“ o hmotnosti 50 tun, který by nese 10tunovou bombu, ale kvůli jeho omezenému použití byl zlevněn ministerstvem letectví. Jak válka postupovala, Britové uvažovali o velmi velkých konstrukcích bombardérů (od 75 do 100 tun s nákladem bomb 25 tun a šesti nebo více motorů), ale zvažovali čas potřebný k jejich uvedení do provozu, obtížnost vyvážení bombového nákladu, obranné výzbroje a dostřelu, a úspěch stávajících návrhů (například Avro Lancaster) převáží nad všemi výhodami. Část prací na velkých letadlech se přivedla do poválečného období Bristol Brabazon 70metrové dopravní letadlo s rozpětím 130 tun, které by svým 100 cestujícím poskytlo prostor a pohodlí podobné lodi.[5]
S příchodem proudový věk, dopravní letadla nadále rostl. Byly zavedeny typy širokého těla a v roce 1970 model Boeing 747 „Jumbo jet“ vstoupil do služby. To představovalo krátkou sekundu, horní paluba poskytnout větší ubytování cestujících. Varianty 747 zůstaly největšími letadly létajícími déle než třicet let, některé s „nataženou“ horní palubou, až do příletu Airbus A380 série v roce 2007 představovat plnou délku horní paluby. Obě řady pokračují ve vývoji a zavádějí se stále větší varianty. Největší je v současnosti (2014) A380-800, který pojme až 853 lidí.
Aby bylo možné přepravit Raketoplán Buran V roce 1988 Sovětský svaz zavedl podrážku Antonov An-225 Mriya (sen). S (maximální vzletová hmotnost více než 640 tun (1410 000 lb) a rozpětí křídel 88,4 metrů (290 ft), to bylo tehdy a zůstává největším provozním letounem na světě. Od ukončení Buranových letů zůstala Mriya v provozu jako těžký transport.
Největší letadlo jakéhokoli druhu létající dnes (2014) je Hybridní letecká vozidla Airlander 10 hybridní vzducholoď, s vnitřní kapacitou 38 000 metrů krychlových a délkou 91 m.[6][7]
Seznamy největších letadel
Tyto seznamy ukazují historický vývoj velikosti pro každý typ plavidla: balón, vzducholoď, letadlo, rotorové letadlo. Hybridy jsou uvedeny pod největší složkou, ať už je to délka obálky, rozpětí křídel nebo průměr rotoru.
Největší balónky
| Typ | Země | datum | Role | Postavení | Popis |
|---|---|---|---|---|---|
| Preusen ("Prusko") | Německo | 1901 | Experimentální | Prototyp | Objem 8 400 cu m (300 000 cu ft).[3] |
Největší vzducholodi
| Typ | Země | datum | Role | Postavení | Popis |
|---|---|---|---|---|---|
| Zeppelin LZ 1 | Německo | 1900 | Experimentální | Prototyp | Délka 128 m (420 ft), objem 11 300 cu m (400 000 cu ft) [3] |
| R38 (Americké označení ZR-2) | Spojené království | 1921 | Válečný | Délka: 211,8 m (695 ft) Objem 2 724 000 stop[8] postaveno pro americké námořnictvo | |
| R100 | Spojené království | 1929 | Osobní doprava | Experimentální | Délka 216,1 m (709 stop), objem 193970 cu m (5,156,000 cu ft)[9] |
| R101 | Spojené království | 1930 | Osobní doprava | Experimentální | Délka 236,83 m (777 ft), objem 155 992 cu m (5 508 800 cu ft) Delší než R100 při první konstrukci, ale menší objem: po prodloužení v roce 1930 delší i větší objem[9] |
| USS Akron | Spojené státy | 1931 | Letadlová loď | Provozní | Délka 239,27 m (785 ft), objem 193 970 cu m (6 850 000 cu ft).[10] |
| LZ 129 Hindenburg | Německo | 1936 | Osobní doprava | Provozní | Délka 245 m (804 ft), objem 200 000 cu m (7 100 000 cu ft), maximální užitečné zatížení (kombinovaná osobní a nákladní doprava) 19 000 kg (42 000 lb).[3] |
Největší letadla
| Typ | Země | datum | Role | Postavení | Popis |
|---|---|---|---|---|---|
| Sikorsky Ilya Muromets | Rusko | 1913 | Bombardér / transport | Výroba | Rozpětí 29,8 m (98 stop), maximální naložená hmotnost 4600 kg (10100 lb).[Citace je zapotřebí ] |
| Zeppelin-Staaken V.G.O. Já | Německo | 1915 | Bombardér | Prototyp | Rozpětí 42,2 m (138 ft 6 v), maximální naložená hmotnost 9520 kg (20 944 lb).[11] |
| Tarrant Tabor | Británie | 1919 | Bombardér | Prototyp | Rozpětí 40,02 m (131 ft 3 v), maximální naložená hmotnost 20 305 kg (44 672 lb). |
| Dornier Do X | Německo | 1929 | Přepravte létající člun | Provozní (3 vestavěné) | Maximální vzletová hmotnost 51 900 kg (114 400 lb) rozpětí křídel 40,05 m. (131 ft 4 v) délka 48 m (157 ft 5 v)[12] |
| Tupolev ANT-20 Maxim Gorki | SSSR | 1934 | Doprava | Provozní (2 vestavěné) | Rozpětí 63 m (206,7 ft), maximální vzletová hmotnost 53 t.[Citace je zapotřebí ] |
| Boeing B-29 Superfortress | USA | 1942 | Bombardér | Výroba | Největší letadlo. Nejtěžší letadlo.[Citace je zapotřebí ] |
| Junkers Ju 390 | Německo | 1943 | transport / bombardér | Prototypy | Testováno při vzletové hmotnosti 34 tun (38 tun)[13] Nejtěžší letadlo.[Citace je zapotřebí ] |
| Blohm + Voss BV 238 | Německo | 1944 | Největší letadlo.[Citace je zapotřebí ] | ||
| Mírotvůrce Convair B-36 | USA | 1946 | Největší letadlo.[Citace je zapotřebí ] | ||
| Hughes H-4 Hercules | USA | 1947 | Doprava | Prototyp | Rozpětí 97,82 m (320 ft 11 v).[14] |
| Ekranoplan KM | SSSR | 1966 | Experimentální | Prototyp | Rozpětí 37,6 m, délka 92 m, maximální vzletová hmotnost 544 tun. |
| Antonov An-225 Mriya (sen) | SSSR | 1988 | Doprava | Provozní | 1 příklad. Délka 84 m (276 ft), max. naložená hmotnost 600 000 kg (1320 000 lb).[14] |
Největší rotorové letadlo
| Typ | Země | datum | Role | Postavení | Popis |
|---|---|---|---|---|---|
| Hughes XH-17 | USA | 1952 | Průměr rotoru 129 ft.[Citace je zapotřebí ] | ||
| Fairey Rotodyne | Spojené království | 1957 | Dopravní letadlo | Prototyp | Největší složený vírník, kapacita pro 40 cestujících.[Citace je zapotřebí ] |
| Mil V-12 nebo Mi-12 | SSSR | 1968 | 2 x 114 ft rotory, maximální vzletová hmotnost 105 t.[Citace je zapotřebí ] |
Viz také
Reference
- ^ Schoolcraft, Don, FAA definice začínají [sic] s písmenem L., Úřad pro bezpečnost letectví
- ^ Nařízení EASA - Změna prováděcího pravidla 2042/2003, Verze 1, ze dne 31/012012, strana 4.[1] (vyvoláno 20. května 2014)
- ^ A b C d Ege, L ,; „Balóny a vzducholodě“, Blandford (1973).
- ^ Air Enthusiast International Březen 1974, str.145.
- ^ Buttler Tajné projekty Bojovníci a bombardéry z let 1935–1950 Midland Publishing str. 128
- ^ „Vzducholodě - HAV 304“. www.airshipmarket.org. Letecký trh. Archivovány od originál dne 7. dubna 2014. Citováno 27. února 2014.
- ^ Westcott, Richard (28. února 2014), Nejdelší letadlo na světě je představeno ve Velké Británii, BBC novinky
- ^ „R38 / ZR2“. Důvěra vzducholodi. Citováno 14. prosince 2012.
- ^ A b Robinson, Douglas H. Obři na obloze Foulis (1973), str. 342 ISBN 0-85429-145-8
- ^ Robinson, Douglas H. Obři na obloze Foulis (1973), str. 343 ISBN 0-85429-145-8
- ^ Gray, Peter; Thetford, Owen (1962). Německá letadla první světové války. London: Putnam. p.588.
- ^ „Dornier Do.X“. Let: 233–4. 21. února 1930.
- ^ Kössler a Ott, Die großen Dessauer: Junkers Ju 89, 90, 290, 390. Die Geschichte einer Flugzeugfamilie Berlin: Aviatik-Verlag, 1993. ISBN 3-925505-25-3.
- ^ A b Winchester, J. (vyd.); "Souhrn letectví: Koncept letadla", Grange (2005).