Proudová letadla - Jet aircraft

McDonnell Douglas DC-10 společnosti Continental Airlines je příkladem konfigurace Trijet

Trysková letadla (nebo prostě jet ) je letadlo (téměř vždy s pevnými křídly letadla ) poháněn proudovými motory .

Zatímco motory v vrtulových letadlech obecně dosahují své maximální účinnosti při mnohem nižších rychlostech a nadmořských výškách, proudové motory dosahují maximální účinnosti při rychlostech blízkých nebo dokonce výrazně nad rychlostí zvuku . Proudová letadla obecně plavou nejúčinněji přibližně 0,8 Mach (981 km/h (610 mph)) a ve výškách kolem 10 000–15 000 m (33 000–49 000 stop) nebo více.

Myšlenka proudového motoru nebyla nová, ale související technické problémy bylo možné začít řešit až ve 30. letech 20. století. Frank Whittle , anglický vynálezce a důstojník RAF , zahájil vývoj životaschopného proudového motoru v roce 1928 a Hans von Ohain v Německu začal pracovat samostatně na počátku třicátých let minulého století. V srpnu 1939 provedl svůj první let proudový motor Heinkel He 178 , první proudové letadlo na světě. Existuje široká škála různých typů proudových letadel, a to jak pro civilní, tak pro vojenské účely.

Dějiny

Heinkel He 178 byl první letadlo k mouše na proudového napájení, v srpnu 1939

Po prvním případě motorového letu bylo navrženo velké množství návrhů proudových motorů. René Lorin , Morize, Harris navrhli systémy pro vytváření proudového proudu.

Poté, co byly spuštěny další proudové motory, rumunský vynálezce Henri Coandă tvrdil, že v roce 1910 postavil proudové letadlo, Coandă-1910 . Aby však toto tvrzení podpořil, musel na výkresech, které použil na podporu svých následně odhalených tvrzení, provést podstatné změny. Ve skutečnosti došlo k výpadku motoru ventilátoru, což zapálilo letadlo dříve, než se uskutečnily jakékoli lety, a chyběly mu téměř všechny funkce nezbytné pro proudový motor - včetně nedostatku vstřikování paliva a jakýchkoli obav z toho, že by byl horký proud vzduchu namířeno na vysoce hořlavý povrch látky.

Během dvacátých a třicátých let byla vyzkoušena řada přístupů. Byla navržena řada motorových , turbovrtulových , pulsejetových a raketových letadel. Výzkum raketových motorů probíhal v Německu a prvním letadlem, které letělo pod raketovou energií, byl Lippisch Ente v roce 1928. Ente předtím letěl jako kluzák. Příští rok, v roce 1929, se Opel RAK.1 stal prvním účelově vyrobeným raketovým letadlem.

Turbojet byl vynalezen v roce 1930, nezávisle Frank Whittle a později Hans von Ohain . První proudový letoun, který letěl, byl Heinkel He 178 , 27. srpna 1939 v Rostocku (Německo). To byl do značné míry důkaz koncepce, protože problém „ tečení “ (únava kovu způsobená vysokými teplotami v motoru) nebyl vyřešen a motor rychle shořel.

Prvním letem proudového letadla, který se dostal do povědomí veřejnosti, byl italský prototyp motorového motoru Caproni Campini N.1, který vzlétl 27. srpna 1940. Jednalo se o první proudové letadlo uznané Fédération Aéronautique Internationale (v té době německé Program 178 byl stále utajován). Campini zahájil vývoj motorového paprsku v roce 1932, který se lišil od skutečného proudového letadla v tom, že vzduch byl poháněn pístovým motorem, místo výfukových plynů, mnohem komplexnějším řešením.

Boeing 707

Britský experimentální Gloster E.28/39 poprvé vzlétl 15. května 1941 do vzduchu, poháněn proudovým proudem sira Franka Whittleho . United States produkoval Bell XP-59A pomocí dvou příkladů verze motoru Whittle postavený General Electric , který letěl na 1. října 1942. Meteor byl první sériově vyráběný jet, s prvními příkazy pro příklady výrobních učiněným na 8. srpna 1941, prototyp poprvé vzlétl 5. března 1943 a první sériový drak letěl 12. ledna 1944, přičemž první objednávky na výrobu letadel Me 262 byly vydány až 25. května 1943 a první sériový Me 262 letěl až v roce 28. března 1944 navzdory tomu, že program Me 262 začal dříve než program Meteor, jako Projekt 1065, s původními plány vypracovanými designérským týmem doktora Waldemara Voigta v dubnu 1939.

Messerschmitt Me 262 byl první operační bojová stíhačka , vyráběný Německem za druhé světové války a uváděny do provozu dne 19. dubna 1944 s Erprobungskommando 262 na Lechfeld jižně od Augsburgu. Me 262 zaznamenal první bojové vítězství u proudového stíhače 26. července 1944. Me 262 poprvé vzlétl 18. dubna 1941, ale sériová výroba byla zahájena až počátkem roku 1944 s prvními letkami v provozu ten rok, příliš pozdě na rozhodující vliv na výsledek druhé světové války . Jednalo se o nejrychlejší konvenční letadlo války, i když existovaly rychlejší letouny poháněné nekonvenčními prostředky, například raketovým pohonem Messerschmitt Me 163 Komet .

V této době, v polovině 1944, Spojeného království Gloster Meteor byl spáchán na obranu Velké Británie proti v-1  - sám si pulsejet silové letadel a přímý předchůdce v řízené střely - a potom se rozemele-útočné operace v celé Evropě v posledních měsících války. V roce 1944 uvedlo Německo do provozu proudový průzkumný a bombardovací letoun Arado Ar 234 , přestože se používal hlavně v dřívější roli, přičemž na konci roku 1944 měl premiéru jednoproudový lehký stíhací letoun Heinkel He 162 Spatz . SSSR testoval vlastní Bereznyak-Isayev BI-1 v roce 1942, ale projekt byl sešrotován Josifem Stalinem v roce 1945. Japonské císařské námořnictvo také v roce 1945 vyvinulo proudová letadla, včetně Nakajima J9Y Kikka , upravená a o něco menší verze Me 262, který měl skládací křídla. Do konce roku 1945 USA uvedly do provozu svůj první proudový stíhací letoun Lockheed P-80 Shooting Star a Spojené království svůj druhý stíhací design, de Havilland Vampire .

USA uvedly do provozu severoamerický B-45 Tornado , jejich první proudový bombardér, v roce 1948. Přestože byl schopen nést jaderné zbraně, byl použit k průzkumu nad Koreou. 8. listopadu 1950, během korejské války , americké letectvo poručík Russell J. Brown, letící na letounu F-80 , zachytil dva severokorejské MiGy-15 poblíž řeky Yalu a sestřelil je v prvním letadle -jetový souboj v historii. Spojené království uvedlo anglickou elektrickou Canberru do provozu v roce 1951 jako lehký bombardér . Byl navržen tak, aby letěl výše a rychleji než jakýkoli interceptor .

Concorde byl nejdelší běh komerční SST poskytuje služby od roku 1976 do roku 2003

BOAC provozoval první komerční tryskové službu, z Londýna do Johannesburgu v roce 1952 se de Havilland Comet jetliner . Toto vysoce inovativní letadlo cestovalo mnohem rychleji a výše než vrtulové letadlo, bylo mnohem tišší, hladší a mělo stylová smíšená křídla obsahující skryté proudové motory. Kvůli konstrukční vadě a použití hliníkových slitin však letoun utrpěl katastrofální únavu kovu, která vedla k několika haváriím. Série havárií poskytla Boeing 707 čas na uvedení do provozu v roce 1958, a to začalo dominovat na trhu civilních letadel. Bylo zjištěno, že podvěsové motory jsou výhodné v případě úniku hnacího plynu, a tak 707 vypadal dost odlišně od komety: 707 má tvar, který je v podstatě stejný jako u současných letadel, s výraznou shodou, která je dnes stále evidentní pro příklad s 737 (trup) a A340 (jednopodlažní, šípové křídlo, čtyři motory pod křídly).

Letouny Turbofan začaly vstupovat do služby v padesátých a šedesátých letech minulého století, což přineslo mnohem větší úsporu paliva , a to je typ proudového letadla, který je dnes široce používán.

Tu-144 nadzvukové dopravy byl nejrychlejší komerční tryskáč u Macha 2.35 (2503 km / h (1555 mph)). Do provozu byl uveden v roce 1975, ale krátce nato byl z komerčního provozu stažen. Mach 2 Concorde vstoupil do služby v roce 1976 a letěl 27 let.

Nejrychlejším vojenským proudovým letounem byl SR-71 Blackbird při Mach 3,35 (3661 km/h (2275 mph)).

Jiné trysky

Většina lidí používá termín 'proudová letadla' k označení proudových motorů na dýchání založených na plynových turbínách , ale rakety a scramjety jsou také poháněny proudovým pohonem.

Thw Sikorsky S-69 byl složený vrtulník s pomocnými proudovými motory

Řízené střely jsou bezpilotní proudová letadla na jedno použití, poháněná převážně ramjety nebo proudovými motory nebo někdy turbodmychadly, ale často budou mít pro počáteční pohon raketový pohonný systém.

Nejrychlejším proudovým dýchacím letounem je bezpilotní scramjet X-43 kolem 9–10 Mach.

Nejrychlejším (raketovým) letounem s posádkou je X-15 s Machem 6,85.

Space Shuttle , zatímco mnohem rychleji než X-43 nebo X-15, se nepovažují za letadla při stoupání, jak to bylo provedeno ballistically raketovým tah, spíše než vzduch. Při opětovném vstupu byl klasifikován (jako kluzák) jako bezmotorový letoun. První let byl v roce 1981.

Bell 533 (1.964), Lockheed XH-51 (1965), a Sikorsky S-69 (1977-1981), jsou příklady sloučenin vrtulníku návrhů, kde tryska výfukový přidá k zvratu. Hiller YH-32 Hornet a Fairey ultralehký vrtulník byl mezi mnoha vrtulnících, kde byly rotory poháněnými špičky trysky .

Tryskové křídlové obleky existují - poháněné modelovými leteckými proudovými motory - ale mají krátké trvání a je třeba je vypustit do výšky.

Aerodynamika

Vzhledem k tomu, jak fungují, je typická rychlost výfuku proudových motorů transonická nebo vyšší, a proto většina proudových letadel musí létat vysokou rychlostí, buď nadzvukovou, nebo rychlostí těsně pod rychlostí zvuku („ transonická “), aby bylo dosaženo efektivního let. Aerodynamika je proto důležitým faktorem.

Trysková letadla jsou obvykle konstruována podle pravidla Whitcomb area , které říká, že celková plocha průřezu letadla v libovolném bodě podél letadla od nosu musí být přibližně stejná jako u těles Sears-Haack . Tvar s touto vlastností minimalizuje produkci rázových vln, které by plýtvaly energií.

Proudové motory

Tryskové motory se dodávají v několika hlavních typech:

Lockheed SR-71 byl jedním z nejrychlejších tryskové létání u Macha 3.35 (3.661 km / h (2275 mph)

Různé typy se používají pro různé účely.

Rakety jsou nejstarším typem a používají se hlavně tam, kde jsou zapotřebí extrémně vysoké rychlosti nebo extrémně vysoké nadmořské výšky. Vzhledem k extrémní, typicky hypersonické , rychlosti výfukových plynů a nutnosti přenášení oxidačního činidla na palubu spotřebovávají hnací plyn extrémně rychle. Z tohoto důvodu nejsou praktické pro běžnou přepravu.

Proudové motory jsou druhým nejstarším typem; má vysokou, obvykle nadzvukovou rychlost výfuku a nízký čelní průřez, a proto je nejvhodnější pro vysokorychlostní, obvykle nadzvukový let. Ačkoli kdysi široce používané, jsou relativně neefektivní ve srovnání s turbovrtulovými a turbodmychadly pro podzvukový let. Posledním velkým letadlem, které používalo proudové motory, byly nadzvukové transporty Concorde a Tu-144 .

Turbodmychadla s nízkým obtokem mají nižší rychlost výfuku než proudová a používají se většinou pro vysoké zvukové, transonické a nízké nadzvukové rychlosti. Turbodmychadla s vysokým obtokem se používají pro podzvuková letadla a jsou poměrně účinná a jsou široce používána pro dopravní letadla.

Létající vlastnosti

Proudová letadla létají značně odlišně od vrtulových letadel.

Jeden rozdíl je v tom, že proudové motory reagují relativně pomalu. To komplikuje vzletové a přistávací manévry. Zejména během vzletu vrtulové letecké motory foukají vzduch přes křídla a to dává větší vztlak a kratší vzlet. Tyto rozdíly zachytily některé rané piloty komety BOAC.

Propulzní účinnost

V letadlech je celková propulzní účinnost účinnost v procentech, s níž se energie obsažená v pohonné látce vozidla přemění na užitečnou energii, která nahradí ztráty způsobené odporem vzduchu , gravitací a zrychlením. Lze jej také uvést jako podíl mechanické energie skutečně použité k pohonu letadla. Je to vždy méně než 100% kvůli ztrátě kinetické energie ve výfuku a méně než ideální účinnosti pohonného mechanismu, ať už vrtule , tryskového výfuku nebo ventilátoru. Kromě toho je hnací účinnost velmi závislá na hustotě vzduchu a rychlosti vzduchu.

Matematicky je to znázorněno jako kde je účinnost cyklu a je propulzní účinnost. Účinnost cyklu v procentech je podíl energie, kterou lze získat ze zdroje energie, který motor převádí na mechanickou energii .

Závislost hnací účinnosti ( ) na poměru rychlosti vozidla/rychlosti výfukových plynů (v/c) u raketových a proudových motorů

U proudových letadel je propulzní účinnost (v podstatě energetická účinnost ) nejvyšší, když motor vydává výfukový paprsek rychlostí, která je stejná nebo téměř stejná jako rychlost vozidla. Přesný vzorec pro motory dýchající vzduch, jak je uveden v literatuře, je

kde c je rychlost výfuku a v je rychlost letadla.

Rozsah

U paprsků s dlouhým dosahem pracujících ve stratosféře je rychlost zvuku konstantní, proto létání s pevným úhlem náběhu a konstantním Machovým číslem způsobí, že letadlo stoupá, aniž by se měnila hodnota místní rychlosti zvuku. V tomto případě:

kde je číslo plavby Mach a místní rychlost zvuku. Rovnici rozsahu lze ukázat jako:

která je známá jako rovnice rozsahu Breguet podle francouzského průkopníka letectví Louise Charlese Bregueta .

Viz také

Reference

Citace

Bibliografie

  • Butler, Phil; Buttler, Tony (2006). Gloster Meteor: britský oslavovaný letoun první generace . Surrey, Velká Británie: Midland Publishing. p. 23. ISBN 1-85780-230-6.
  • Lutz Warsitz: The First Jet Pilot-The Story of German Test Pilot Erich Warsitz , Pen and Sword Books Ltd., Anglie, 2009, ISBN  978-1-84415-818-8 , anglické vydání
  • Radinger, Will; Schick, Walter Schick (1996). Me 262 (v němčině). Berlín: Avantic Verlag GmbH. ISBN 978-3-925505-21-8.


externí odkazy