A repülőgépek fejlődése 

A repülés utáni vágyakozás

Talán a repülés az egyik legrégibb vágya az emberiségnek, mely csak a múlt század végén teljesülhetett. Biztosan állíthatjuk, hogy a legrégibb ember is irigyen nézte a madarakat, hogy azok miként szelik Földünk hatalmas levegőtengerét. Azt viszont nem tudja senki, hogy ki, mikor és mivel próbált meg először repülni. Valószínűleg mindig élt olyan ember - vagy emberek-, aki hitt a repülés megvalósíthatóságában, és nem adta fel elhatározását, de közbeszólt - régebben - a kor technikai fejlettsége, ami negatív eredményt hozhatott - hozott -.

A legrégibb emlék, amely ember repülésével foglalkozhatott az egy pecséthenger, és Etana mennybemenetelét rögzíti. Ez kb. i.e. 2000 körüli, és egy mondát örökít meg, ami arról szól, hogy Etana miként indul Anu isten színe elé az égbe.

Legendák

A legismertebb legenda Daidalosz és Ikarosz történetét meséli el. Ők Minosz krétai király fogságában voltak, ahonnan az egyetlen szökési mód a repülés volt. Daidalosz készített madártollakból szárnyakat. Szökés közben Ikarosz túl közel repült a Naphoz, és az megolvasztotta a tollakat összetartó viaszt. Ikarosz a tengerbe zuhant és meghalt. Daidalosz emiatt nem szállt föl többet.

A repülés különböző módjait több vallás könyveiben megtalálhatjuk. Pl.: a Bibliában Krisztus egy felhő hátán szállt a mennybe. és Shun kínai császár volt képes először arra, hogy repüljön.

Középkori gondolatok a repülésről

A középkorban nagy mértékben izgatta az embereket a repülés gondolata, és úgy vélték, hogy csak az képes repülni, aki természetfölötti képességekkel rendelkezik. Szerintük varázslók és boszorkányok - akik az ördöggel cimborálnak- tudnak repülni, ezért a boszorkányüldözések idején a nők be nem bizonyított éjszakai repüléseiért halálbüntetés járt. Ehhez elég volt egy rosszindulatú szomszéd, aki "beperelte" az ártatlan nőt. Az esti seprűnyeles utakat Heinrich Institoris és Jakob Sprenger jelentette meg Boszorkányok pörölye címmel. E könyv miatt hirtelen megnőtt a boszorkányperek száma, és a szegény asszonyok máglyán végezték.

Dr. Johannes Faust egy német varázsló szellemidézéseivel és repülési kísérleteivel vált híressé. Az ő története az idők során megváltozott.

Az első találmányok

Az első próbálkozások során a madarak repülési technikáját próbálták lemásolni. Később - a fizika fejlődésével - kiderült, hogy az ember ereje a repüléshez nem elég. Nem maradt más, mint a gépek. Itt ismét gondok merültek föl, mivel megfelelő motor nem állt rendelkezésre.

A feltalálók a levegőnél könnyebb szerkezetek felé fordultak. Az első sikeres eredményt a Montgolfier fivérek érték el 1783-ban Franciaországban. Gyors fejlődésnek indultak, ami eredményeképp nem meleg levegővel, hanem hidrogénnel töltötték meg szerkezeteiket.

A legeredményesebb és leghasználhatóbb találmányterveket Leonardo da Vinci (1452-1519) készítette. Ő már nem csak merev, hanem merev szárnyú szerkezetekre is gondolt. Tervezett egy pár ma is használatos (repülésben) dolgot, de ő maga sohasem próbálkozott meg repülni.

Sok szerencsétlen kísérlet után Sir George Cayley (1773-1857) épített egy szerkezetet, amely már felemelkedett a földről. Két ember vontatta izomerővel. Ő bizonyította be matematikai úton, hogy levegőnél nehezebb szerkezetek is repülhetnek. Megoldotta - papíron ugyan - a meghajtását, de anyagi okok miatt ott maradt a terv ahol született.

Másnak nem sikerült dűlőre jutni még kb. 100 évig, vagyis a Wright fivérek repülőgépéig.
 
 

Léghajók

A léghajózás elméletének első feltételeit Evangelista Torricelli (1609-1647) olasz fizikus teremtette meg. Bebizonyította, hogy a gázoknak van sűrűsége és súlya. Ezek után a fejlődést nem akadályozta semmi. 1783. szept. 19-dikén emelkedett fel az első hőlégballon, fedélzetén egy kakassal, egy báránnyal és egy kacsával. Az eredményes kísérleteket követően divatba jött - a jómódúak körében - a léghajóreptetés, melynek a környékbeli földművesek nem örültek. Az első léghajók "töltőanyagát", a füstöt és meleg levegőt az idő előrehaladtával egyre inkább átvette a hidrogén. Az akkori közvéleményt megosztotta, hogy melyik változat jobb.

Napjainkban újra népszerűvé vált a léghajózás. Bebizonyosodott, hogy a hőlégballonok és a gázzal töltött léghajók közül a ballonok jobbak. A gázzal töltött szerkezetek drágábbak és bonyolultabbak. Igaz az is, hogy a gyúlékony hidrogént mára fölváltotta a sokkal biztonságosabb hélium.

A 20. század elején születtek meg a kormányozható léghajók. A leghíresebb léghajóépítő Ferdinand Graf von Zeppelin volt. A zeppelinek váza könnyű alumínium, melyre a borítás került. Ezen belül helyezkedtek el a gáztartályok. Kívül a kabinok és a motorok kaptak helyet, a magassági és oldalkormányok viszont a törzs hátulján. Előnyük az, hogy menetrend szerint közlekedhetnek, mert nem nagyon befolyásolja közlekedésüket az időjárás.

Ma már nem használjuk ezeket a hatalmas járműveket. Felváltották őket a blimpek, amik héliummal töltött kis léghajók. Tévétársaságok, régészek, környezetvédők és sokan mások használják őket különböző feladatokra.
 
 

Az első vállalkozók

A Lilienthal fivérek rájöttek a felhajtóerő, a légellenállás és a repülés szöge közötti összefüggésre. Otto Lilienthal 1891 és 1897 között közel 2000 felszállást hajtott végre siklórepülőjével. 1897-ben találmányával lezuhant és meghalt.

Az első motoros repülést a Wright testvérek valósították meg 1903. dec. 17-én. A szerkezet 12 másodpercet töltött a levegőben, és 53 métert tett meg. A gépen már alkalmaztak csűrőlapokat, azért, hogy szabályozzák az oldalazó mozgásokat.
 
 

A repülés elmaradhatatlan "eszközei"

A felhajtóerő törvényszerűségének felfedezése Daniel Bernoulli (1700-1782) svájci fizikus nevéhez fűződik. Ha valami gyorsabb áramlásra kényszeríti a levegőt vagy vizet, akkor a nyomás csökken, a szívóhatás pedig megnő. Lassulásnál viszont a nyomás nő. A repülőgépek szárnyát úgy alakították ki, hogy a szívóhatás a szárny fölött jöjjön létre. A repülőgép szárnyán a felhajtóerő viszont csak akkor jön létre, ha a repülő sebessége megfelelő nagyságú. Az ideális sebesség biztosítása a hajtómű feladata. A mai sugárhajtású gépek fel- és leszálláskor nagy állásszögben repülnek, ezért fennáll a veszélye annak, hogy a szárnyakról leválik az áramlás. Ennek kiküszöbölésére orrsegédszárnyakat alkalmaznak, amelyek biztosítják a szárny körüli levegő megfelelő áramlását. A szárnyak kilépőélénél helyezkednek el a fékszárnyak, amik szintén termelnek felhajtóerőt, így a gép kisebb sebességgel képes le- és felszállni. Az utazás során ezek használata nem célszerű, mert növelik a légellenállást. Ebből az következik, hogy nő a teljesítményszükséglet és az útidő, s ezek már rontják a repülés gazdaságosságát.

A repülőgépeket három tengely mentén lehet kormányozni (fel-le, jobbra-balra, haránttengely mentén). Ezt a feladatot a magassági- és oldalkormány, valamint a csűrőlap látja el. Fordulókban a bedöntéshez a csűrőlapot használják, mivel a tehetetlenségi erő minden mozdíthatót a gép farkához préselne. A nagy sebességű repülőket ellátják külső és belső csűrőlapokkal. A külsőket kb. 480 km/h alatt használják, a belsőket e sebességérték fölött. A belső csűrőlapok használatára azért van szükség, mert amúgy a bedöntés túl gyorsan állna elő.

Hajtóművek

A dugattyús motorok szerkezetét nem ismertetném, mivel nagyon hasonlítanak a gépjárművek meghajtásánál használtakra.

A sugárhajtómű - más néven a hőlégsugaras repülőgépmotor - a 2. világháború leglényegesebb találmánya. Működési elve nagyon hasonlít a rakétákéhoz. Amikor hirtelen kiterjed a gáz, akkor egyenlő nagyságú erők hatnak a zárt tér falára. Ha ezt a gázt hagyjuk kiáramlani egy nyíláson, akkor a nyílással szemközti erőt nem ellensúlyozza semmi, így a test elmozdul a kiáramló gázzal ellenkező irányba. A rakétahajtás elve a technikai fejlettség miatt nem volt kivitelezhető.

A sugárhajtómű szerkezete viszonylag egyszerű. A hajtómű elején lép be a levegő, amit a centrifugális kompresszorlapátok az égésterekbe préselnek be. Az égésterekbe folyékony üzemanyagot juttatnak. Indításkor a tüzelőanyagot villamos szikrával gyújtják meg. Később az égéskamrák hőmérséklete annyira megnő, hogy nincs szükség villamos gyújtásra - az üzemanyag "magától" meggyullad. A felmelegedett levegő kitágul és kiáramlik a hátsó nyíláson hatalmas sebességgel. Kiáramlása közben meghajt egy turbinát, amely a kompresszort működteti. Van olyan megoldású hőlégsugaras motor is, amelyben ún. utánégetőt alkalmaznak. Ezzel a hajtómű teljesítményét még tudják növelni. Az utánégető hátránya az, hogy a motor fogyasztását nagyon megnöveli. A forgó alkatrészek kb. 17 ezres fordulattal működnek, az égéskamrák hőmérséklete 1600-2000° C között van, tehát érthető, hogy olyan acélötvözetek kellenek elkészítésükhöz, melyek magas hőmérsékleten is szilárdak. Teljesítményük hatalmas, mivel tolóerejük 5-10 ezer kg között mozog. További előnyük, hogy a sugárhajtású gépek kétszer gyorsabban és magasabbra repülhetnek a légcsavaros gépeknél. A dugattyús motortól biztonságosabb, mert kevesebb benne a mozgó alkatrész.

Ezeknek a szerkezeteknek az a hátránya, hogy borzasztó sokat fogyasztanak és iszonyú hangosak. A zaj csökkentése céljából alakították ki a kétáramú gázturbinás sugárhajtóműveket. Az ezekbe vezetett levegő nem egy helyen áramlik. A levegő egyik része az égéskamrába jut, a másik része az égéskamrán kívül halad, s nem is melegszik föl túlságosan, így csökkenti a zajt ami akkor keletkezik, amikor a kiáramló forró levegő beleütközik a kinti hideg levegőbe.

A légcsavaros és lökhajtásos motorok közti űrt tölti ki valamennyire a légcsavaros gázturbina, amelyben egy kisebb sugárhajtómű van, de ehhez egy légcsavar van kötve. A motor összes teljesítménye egyenlő a légcsavar és a gázsugár tolóerejével. Ezzel a variációval csökken az üzemanyag fogyasztása, de a teljesítmény így is meghaladja a dugattyús motorok erejét.

Navigáció

A repülőgépek rádiósugárzással kijelölt légifolyosókban közlekednek. A pilóták ezt a műszerek segítségével észlelik. Mostanában a VOR (Very High Frequency Omnidirectional Range) nevű készülék a legelterjedtebb. A műszerfalon lévő műszer jelzi a megfelelő irányt, és leolvasható a legkisebb eltérés is.

A hosszú távú utak alatt már jobban elterjedtebb az INS (Intertial Navigation System) rendszer. A tehetetlenségi erő segítségével működik, és a háromszoros giroszkóp rendszer minden gyorsítást egy előre beprogramozott ponthoz mér, így képes a gép földrajzi helyzetét megadni. A VOR rendszer földi telepítésű, tehát elképzelhető, hogy az INS idővel kiszorítja. Már kezd elterjedni a GPS (Global Positioning System), ami más néven műholdas navigációs rendszer.

A repülőket vízszintesen is el kell határolni egymástól. A keletről nyugatra tartó gépek 31000, 35000 és 39000 láb magasan repülhetnek, a nyugatról kelet felé menők 33000 és 37000 láb magasan.

Biztonság

Ha valaki egy olyan távolságot, amit repülővel szokott megtenni, autóval tenné meg, a baleset veszélye 13-szorosára nőne. Már ismerjük azt a szerkezetet amely kiküszöböli az összeütközés veszélyét. Jelzi a veszélyt, javaslatot tesz az elkerülés módjára, de van olyan is amelyik összeköthető a robotpilótával.

A bombamerényletek azok amik talán a legjobban veszélyeztetik a repülést. Ha egy ilyen bejelentés érkezik, akkor az ellenőrző lista segítségével átnézik az egész repülőt - Mert mi van ha nem tréfa? -.

Helikopterek

Az a gondolat, hogy egy repülőgépet forgószárnyakkal emeljenek föl, valószínűleg régebbi mint a sárkányrepülő elve. A megvalósítás ebben az esetben nehezebb volt, mint a merevszárnyú gépeknél, mivel a technika a 20. század elejére érte el azt a szintet, hogy a helikoptereknek esélyük legyen repülni. A fejlesztéseket elősegítette a - merevszárnyú repülőgépek repülőterénél- kisebb területű fel- és leszállópályák igénye.

Leonardo da Vinci 1475-ben felvázolta egy helikopter tervét, amely különböző okok miatt papíron maradt.

A következő esemény a svájci Dufaux testvérek nevével függ össze, akik 1905-ben készült gépén két emelőcsavar kapott helyet. Tervük nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket. 1900 és 1907 között a francia Cornu-nek sikerült egy benzinmotoros, kétszárnyas helikoptert készíteni, ami 30 cm-es magasságba emelkedett.

A francia Bréguet testvérek építették meg az első olyan helikoptert, amely emberrel 1,5m magasra emelkedett. Második gépük nem sikerült, így abbahagyták a kísérletezést.

Ezek a helikopterek nem voltak stabilak és kormányozhatóak, de a stabilitást bizonyos mértékig biztosítani tudták a rotorok pörgettyűs hatásával. 1910-ben és 1911-ben B.N. Jurjev orosz kutató ezekkel foglalkozott, és kifejtette, hogy a szerkezet egy emelőcsavarból - aminek a lapátjai állíthatóak- és egy kormánycsavarból áll - ez az emelőcsavar nyomatékát egyenlíti ki-.

Magyarországon a Petróczy, Kármán és Zurowetz által tervezett "PKZ-1" jelű helikopter kétféleképpen készült el. Az elsőnél villanymotor, a másodiknál három benzinmotor hajtotta a két ellentétesen forgó rotort. Stabilizálását három drótkötéllel végezték a földről.

Az Egyesült Államokban Perry 1920-ban készített tervei voltak életképesek. Ebben a tervben a rotorlapátok állíthatóak a kormányzás és a tolóerő állítása céljából.

1920 és 1922 között a spanyol Pescara végzett kísérleteket, melyek során a hajtómű és a rotor közé kuplungot iktatott. Ennek célja, hogy a hajtómű leállásakor kihasználhassák a helikopter autorotációját, és a gép veszély nélkül leszállhasson. Ezen a szerkezeten két ellentétes forgású emelőcsavar volt, amik egy tengelyen helyezkedtek el.

1923-24-ben Oehmichen francia mérnök épített helikoptert, amivel 16m-es magasságon 14 perc alatt 1850m-t tett meg.

1924-ben a spanyol de la Cierva autogirójával (hordcsavaros repülő) 12km-t repült.

1930-ig Isacco - spanyol -, Asbóth - magyar -, d˘ Ascanio - olasz - és Florine - belga - is készített helikoptereket.

A helikoptertechnikában nem az állítható rotortengelyes, hanem a rotorlapátok állításával történő kormányzási mód honosodott meg.

Szintén 1930-ban a szovjet tervezők befejezték az "EA-1" jelű gép építését. Középen helyezkedett el a csillagmotor és a négyágú emelőcsavar, elöl és hátul pedig a két kis kormánycsavar. Ezzel a szerkezettel Ceremuhin professzor 1932-ben 605m-re emelkedett.

1930 óta jobban figyelnek szerte a világon a helikopterek felé, amit az a dolog magyaráz, hogy növekvő igény van a fel- és leszálláshoz kis területet használó gépekre.

A németországi Heinrich Focke tanulmányozta elődei munkásságát, és arra az eredményre jutott, hogy az amerikai Berliner eredményeit alkalmazza repülőgépe elkészítése közben.
 
 

A helikopterére jellemzőek a következők:
 
 

1. A felhajtóerőt és a forgatónyomaték kiegyenlítését két ellentétesen forgó rotor biztosítja.
2. A kormányzás a rotorlapátok állásszögének változtatásával történik.
3. A motor leállása esetén a hajtóművet elválasztják a rotoroktól, hogy a gép autogiro elven működjön.

A megépített helikoptert egy 160LE-s csillagmotorral szerelték fel, a rotorokat pedig kardántengelyekkel hajtották meg. A csillagmotort hűtőlégcsavarral is felszerelték. Egy próbarepülés során a pilóta 400m magasan kikapcsolta a hajtóművet, és autorotációra állt át. Két másodperc alatt siklórepülési helyzetbe állította gépét.
 
 

A helikopterek szerkezetében végül két elrendezés honosodott meg:
 
 

1. Egy emelőcsavar és egy kis forgatónyomaték-kiegyenlítő csavar. (Ezt a változatot Igor Szikorszkij alkalmazta először eredményesen.)
2. Két ellentétes irányba forgó emelőcsavar. (Jellemző a Kamov típusú helikopterekre, de nagyobb szállítóhelikopterekre is jellemző.)

1. Ábra CH-47 (külön tengelyen elhelyezkedő ellentétesen forgó rotorokkal)

A helikopterek felhasználási területe széles, úgymint szállítás, mentés, szárazföldi célpontok elleni harc, tengeralattjárók elleni harc, mezőgazdasági munkák, stb.

A rotor

A rotor a helikopter legfontosabb szerkezeti eleme. Forgószárnynak azért nevezik, mert a repüléshez szükséges felhajtóerő rajta keletkezik. Feladatát tekintve többet lát el, mint a merev szárny vagy a légcsavar, mivel a vízszintes haladási sebességet, a kormányzást és a - már említett- felhajtóerőt is megteremti.

A rotor nagyobb az azonos vonóerőt termelő légcsavarnál, ám fordulatszáma sokkal kisebb.

A helikopterek rotorjai két vagy többlapátosak, a lapátok keresztmetszete szárnyszelvényű, hosszuk a helikopter súlyától függ. A kisebb gépek lapátjai tömörek, és műanyagból készülnek, a nagyobb gépeké ezzel szemben főtartóból, bordákból és borításból állnak.

A rotoragyhoz tartozik a bedöntőszerkezet, ami a forgássíkot állítja be a kívánt irányba. Az agy feladata még a lapátok állásszögének változtatása, és az, hogy a lapátokon keletkező légerőket kiegyenlítse.

Az ilyen szerkezetű rotorokat sokáig nem tudták kellően biztonságosra és élettartamúra készíteni. Ez a probléma az 1950-es években oldódott meg, amikor elkezdték a viszonylag olcsó és üzembiztos helikopterek sorozatgyártását.

A rotor határozza meg a repülési sebesség nagyságát is. Ennek az értéke 200-250 km/h körüli, és ez áramlási okokra vezethető vissza. Merev szárnyú repülés során a repülés sebessége kb. egyenlő a szárny körüli áramlási sebességgel. Forgószárny esetén az áramlási sebesség a repülési és a forgásból származó kerületi sebességből tevődik össze. E két összetevő erőteljesen korlátozza a legnagyobb elérhető haladási sebességet.

2. Ábra AH-64 (hagyományos elrendezésű rotorral)

Kormányzás
 
 

A helikopterek kormányzása eltér a hagyományos repülőgépekétől, mivel a helikoptereken nem találhatóak meg a kormányfelületek. E felületek szerepét a rotor(ok) veszi(k) át.

Az irányításra szolgáló kezelőszerveket a repülőgépekéhez hasonlóan készítették el, úgy, hogy a botkormány magassági- és csűrőkormányzásra, a lábpedálok pedig oldalkormányzásra szolgálnak.

Elfordulásra legtöbbször csak vízszintes síkban van szükség, amit úgy állítanak elő, hogy megbontják a forgatónyomaték-egyensúlyi állapotot. Ennek előidézése a lapátok állásszögének változtatásával történik.

3. Ábra Ka-50 (egy tengelyen lévő ellentétes forgásirányú rotorral)

Autogiro

Ezeken a repülő eszközökön a húzóerőt egy légcsavar állítja elő a hajtómű segítségével. A forgószárnyat a menetszél hozza önforgásba, más néven autorotációba. Kormányzása a rotortengely megdöntésével történik, ám helyből felszállásra nem volt képes. Ezt a hiányosságot később úgy pótolták, hogy a rotort indulásnál összekötötték a motorral. Ezután a forgószárnyat a repülési fordulatszámnál nagyobb fordulatszámra gyorsították, majd elválasztották a hajtóműtől, és a vízszintes haladást biztosító légcsavart teljes fordulatra emelték. Függőlegesen így 6-10 méterre emelkedett, de a légellenállás miatt visszasüllyedt 1-2 méterre. Innen kezdhette meg egyenletes emelkedését.

A 2. világháborúban ezeket tengeralattjárókról szerették volna drótköteles vontatással alkalmazni megfigyelések céljára, mert még a helikopterrendszer gyakorlati megvalósítása előtt az autogiróknak nagy jelentőséget tulajdonítottak. de la Cierva - aki először foglalkozott az autogiróval - jelentős érdemeket szerzett magának azzal is, hogy bevezette a csuklósan és rugalmasan ágyazott rotort.
 
 

A repülőgépek szerkezete

A szaknyelv sárkánynak nevezi a repülőgép szerkezetét. Fő részei: a törzs - amely befogadja a személyzetet, a tüzelőanyag egy részét vagy teljes mennyiségét-, a szárnyak, a vezérsíkok és a futómű.

A törzs

Általában a törzshöz kapcsolják a repülőgép többi részét. Szerkezetét a törzskeretek, a hosszmerevítők és a teherviselő borítás alkotja.

A kis sebességű gépek törzsét nem áramvonalazták, mivel kis sebességnél nincs nagy jelentősége a légellenállásnak. Nagy sebességű repülőkön fontos a legkisebb ellenállás elérése, mert ellenkező esetben a teljesítményt jelentősen növelni kellene.

A törzset úgy tervezik, hogy az megfeleljen a repülőgép rendeltetésének.

Legtöbbször az orrban van a műszerek egy része, a személyzet a gép mellső részén, a teher pedig ezek mögött.

A szárny

A repülés során az egyik legfontosabb elem, mivel a felhajtóerő rajta keletkezik. Fő jellemzői: formája, fesztávolsága, karcsúsága, profiljának alakja.

A szárnyak áramlás irányába eső mellső pontjait összekötő egyenes a belépőél, a hátsó a kilépőél. A szárnyat lezáró elem a törővég.

Kis sebességtartományban kedvező az egyenes vagy trapéz formájú szárny, hang körüli sebességre viszont a hátranyilazott vagy deltaszárny, áramlási okok miatt.

Minél nagyobb a hátranyilazási szög, annál stabilabb és kormányozhatóbb a repülőgép a hang körüli sebességértékeken. Ezek a szárnyak kis sebességnél nem termelnek elég felhajtóerőt, így a repülő fel- és leszállósebességét jelentősen növelni kell.

A karcsúság nem mérhető, de kiszámolható a fesztávolság négyzetének és a szárnyfelület hányadosaként. Minél kisebb a karcsúság, annál alkalmasabb a repülő nagy sebesség elérésére.

A szárnyak fontos sajátossága a szárnyprofil, amit a bordák alakja határoz meg. Ettől függ a felhajtóerő nagysága. Szerkezetüket tekintve lehetnek főtartósak vagy dobozosak (monoblokkosak). A főtartós szárny vázszerkezetből (főtartók, hosszmerevítők és bordák) és borításból áll. A dobozos szerkezetű szárny borítása vastagabb, és ez teszi lehetővé, hogy merevítését egy doboz formájú szerkezettel oldják meg. A szárnyat használják még üzemanyag tárolására is katonai gépeken.

A keletkező felhajtóerő függ még a sebességtől és a repülés irányához képest bezárt szögtől, így csökkenő sebességnél megtartható a felhajtóerő a szárny állásszögének változtatásával.

A repülőgépek a fel- és leszállások során nagy állásszögön repülnek, és ekkor fennáll a veszélye annak, hogy leválik a szárnyakról az áramlás. Azért, hogy ezt valamennyire késleltetni tudják és a szárny alakját íveltebbé tegyék, orrsegédszárnyat, kitéríthető orr-részt és fékszárnyakat alkalmaznak. A leválási jelenség késleltetése úgy történik, hogy az orrsegédszárnyakat a kívánt helyzetbe állítják és a keletkező résen átáramló levegő lefújja a szárnyon létrejövő káros örvényeket.
 
 

Vezérsíkok
 
 

A vízszintes és függőleges vezérsíkokat összefoglaló néven farokfelületeknek is nevezzük. Ezek a szárnyakhoz hasonló kialakításúak, de csak kormányfelületek találhatóak rajtuk.

A vízszintes vezérsíkok a törzs két oldalára kerülnek, ám vannak egyes nagy sebességű típusok ahol ezek, a függőleges vezérsík két oldalára úgynevezett "T" elrendezés szerint kapnak helyet. Vadászgépeken a vízszintes vezérsíkok teljes egészében elfordíthatóak, és így magassági kormányként működnek. "Kacsa" elrendezésről akkor beszélünk, ha a vízszintes vezérsíkok a szárny előtt helyezkednek el.

A függőleges vezérsíkot gyakran kell osztani szilárdsági okokból. Az újabb gépeken az ilyen osztott vezérsík a törzs hátsó részén van, és nem feltétlenül függőlegesen, míg régebbi repülőgépeken a függőleges vezérsíkot a vízszintessel együtt képezték ki.

Ritkábban, de még előfordul a "V" kialakítás. Ennél a megoldásnál a vízszintes és függőleges vezérsík feladatát két "V" alakban elhelyezkedő vezérsíkelem látja el. A két elem differenciálkormányokkal rendelkezik.
 
 

Futómű
 
 

A legtöbb repülőgép fotóműve hárompontos (két főfutó és egy orrfutó), behúzható és gumikerekes. A futókerekek elhelyezését és számát a repülőgép szerkezete és rendeltetése határozza meg. A katonai repülőgépek egy része csónak- vagy kétéltű kialakítású. A csónak szerkezetűre is szerelhetők kerekek, így az is képes földre szállni.

A főfutók viselik el a terhelés nagy részét, az orrfutó pedig inkább csak kormányzásra szolgál.

A tandemelrendezés különbözik a hárompontostól, mivel a főfutók a törzsön egymás mögött helyezkednek el, a gép támasztására pedig a szárnyvégeken lévő futók szolgálnak.

A nagy felszállótömegű repülőgépek futóműve többpontos a kedvező tehermegosztás céljából.

A futóműveket áramvonalazott gondolába, vagy a törzsbe húzzák be, de létezik olyan kivitel is, ahol a futómű a hajtóműgondolába kerül. Néhány kisebb sebességű repülőgép futói csak félig behúzhatóak, így ezeket nem zárja fedél.
 
 

Hajtómű-beépítés
 
 

A tervezésnél nagy gondot jelent a sugárhajtómű elhelyezése. Egy vagy két kisebb sugárhajtóművet a törzsben is el lehet helyezni, de több és nagyobb hajtóműnél ez a megoldás nem használható. A szárnyba építés megint csak nem jó, mert romlanak a szárny körüli áramlási tulajdonságok. A törzsbe épített hajtóművek levegő beömlőnyílásai a törzs két oldalán, vagy annak alján vannak.

A sugárhajtású korszak elején a hajtóműveket a szárnytőbe építették, de ez kedvezőtlennek bizonyult. Ezzel szemben bevált az a megoldás, hogy a hajtóműveket a szárny alatti, lógó hajtóműgondolába helyezik. Ez egyszerűbb, és nem befolyásolja károsan az áramlási jelenségeket.

Az említett megoldásokon kívül a hajtómű kerülhet a szárnyközéprész alá, vagy a szárny fölé (ez az elrendezés nagyon ritka).
 
 

A repülőgépek csoportosítása

Felderítő repülőgépek

A repülőgépek katonai "pályafutása" éppen a felderítéssel kezdődött. A felderítő repülések döntő fontosságúak a katonai lépések meghatározásához. A 2. világháború idején alakult ki a távolfelderítés (hadászati) és a közelfelderítés (harcászati). A légi felderítés fényképminősége még mindig jobb, mint a legkorszerűbb műholdas felvételek, ezen kívül olcsóbb is, s e két ok magyarázhatja, hogy a repülőgépes felderítés miért nem vesztett jelentőségéből. Az összegyűjtött adatok értéke - a pontosságon és részletességen kívül- attól is függ, hogy az információt gyűjtő repülőgép helyzete milyen pontossággal ismert. Ezért az ilyen repülőgépeket rendkívül pontos navigációs műszerekkel szerelik fel, és olyan számítógépekkel, amelyek kiszámítják a begyűjtött adatok pillanatnyi helyzetét. A felvételeket a látható fény és az infravörös tartományban késztik. Az utóbbi segítségével éjszaka is készthetünk felvételeket. A 4-9 lencsével ellátott sokobjektíves készülékek egyidejűleg készítenek más-más színre érzékeny filmre képeket, amelyek összevetéséből kiderülhet, hogy mit rejt az álcázás. A felderítendő terület fölötti átrepülés veszélyének növekedése miatt alkalmaznak olyan fényképezőgépeket, amelyek oldalirányban 170 km-ről képesek értékelhető fényképeket készíteni. Az elektronoptikai műszerek meg tudják különböztetni a 2-20° C hőmérsékletű tárgyakat.

Felderítésre felderítőkonténerrel felszerelt vadászgépek is használhatóak.

A felderítés egy különleges formája az, amikor nem repülnek a célország területe fölé, hanem nagy hatósugarú berendezéseket alkalmaznak. Ezzel a módszerrel nem a földfelszínt, hanem inkább a légteret figyelik.

A felderítő repülőgépek jellemző berendezései:

• nagy pontosságú fényképezőgépek, nagy felbontóképességű objektívekkel,
• sztereófelvételek készítésére alkalmas fényképezőgépek,
• villanófények, világítóbombák nagy területek megvilágítására,
• infravörös fényképezőgépek,
• elektromos képátjátszó,
• televíziós kamerák,
• rádiólokátorok, azért, hogy időjárástól függetlenül is lehessen felderítést végezni.

4. Ábra E-2C Hawkeye

Vadászrepülőgépek

A vadászrepülőgépeket manapság olyan sok feladatra használjuk, hogy a vadász elnevezés nem annyira jellemző ezekre a gépekre. Bevethetőek bombázásra, felderítésre és földi célok támadására is. Ha szorosan a vadászrepülőgép elnevezésnél maradunk, akkor így határozhatjuk meg, hogy feladata a légifölény kivívása. Ebből következik, hogy fegyverzetük és műszerezettségük széles skálán mozog, és az áruk jócskán 20 millió dollár fölött van.

Ezeken a gépeken a pilóta képességei csupán másodlagosak a műszaki lehetőségekkel szemben. A mai pilóták közül csak néhányan tapasztalhatták, hogy milyen is a légiharc. A különböző katonai gyakorlatokon szoktak ilyeneket imitálni, de ezek a légi küzdelmek eltérnek a valóságtól. Hiába csak hasonlítanak, mégis bebizonyosodott, hogy az eredményt döntően befolyásolják a fedélzeti hardware-k.

A vadászrepülőgépek manőverező képessége igen jó, és ezt a tolóerő- súlyerő jellemzi. Minél nagyobb ez a viszonyszám, annál jobban manőverezik a gép.

Egy fontos követelmény még, hogy az elfogó repülőgép sebessége és manőverező képessége fölülmúlja a célrepülő tulajdonságait.

Sebességük a hangsebesség akár háromszorosát is elérheti, bevetésük bármikor elvégezhető és fegyverei között különböző hatótávolságú rakéták is elhelyezhetőek egyidejűleg. E repülőgépek üzemeltethetők tábori repülőtérről, és úgy vannak tervezve rendszereik, hogy üzemanyag mellett ne igényeljenek sűrű műszaki ellenőrzést.

A hajófedélzeti üzemeltetésre kifejlesztett repülőgépeken sokféle eltérő szerkezeti megoldás fellelhető. Ezek a "trükkök" közé a következők tartoznak: a félszárnyak egy része felhajtható, a repülőgépek hátulján egy kampó van a biztonságos megálláshoz és a futóművük robosztusabb - a nagyobb igénybevételek kibírására-.

A vadászrepülőgépeket felszerelték katapultüléssel, amely feladata a személyzet mentése vészhelyzetben. A katapultálás folyamata automatikusan zajlik a beprogramozott szisztéma szerint. A pilóta indítja el a katapultálást - kézzel - parancsra vagy saját elhatározásból.

Egy vadászgép fegyverzete általánosan:

• fedélzeti gépágyúk,
• irányított levegő-levegő rakéták,
• nem irányított rakéták,
• különböző bombák,
• az említett fegyverek működtetéséhez szükséges berendezések.

5. Ábra F-16 Fighting Falcon

Bombázó repülőgépek

Feladatuk az ellenség objektumainak megsemmisítése. A bombázó repülőgépek csoportosítása felszállótömeg és hatósugár alapján történik. A könnyű bombázók közé a vadászbombázók, a közepes kategóriába a 100t-nál kisebb felszállótömegű és 1000-5500 km hatósugarú, míg a nehézbombázók csoportjába a maximum 220t felszállótömegű és 5500 km-nél nagyobb hatósugarú repülőgépek tartoznak.

E repülők fegyverzete atomtöltetű rakétákból, robotrepülőgépekből és légibombákból áll. A nehézbombázók közül csak az amerikai B-1B és az orosz Blackjack éri el a szuperszonikus sebességet.

A bombázókra jellemző, hogy légi utántöltésre alkalmasak, és a törzsben a fegyverzet hordozására egy tér van kialakítva. Ebben a bombatérben egy forgótár van, ami elősegíti a robotrepülőgépek és rakéták indítását. Újabban a fegyverzet egy részét a szárny és a törzs alatt függesztik fel.

A bombavetésnek az alábbi három módozata lehetséges:

• vízszintes repülésből; amikor a célzás és a bomba kioldása - a repülőgép csúcsmagasságáig- tetszés szerinti magasságban történik.
• zuhanásból; a lehető legnagyobb találati pontosságú módszer, amikor a bomba kioldása a repülőgép zuhanásba vitele után történik.
• emelkedésből; ez a bombázási mód ad lehetőséget a célok kis magasságú megközelítésére.

6. Ábra B-52 (nehézbombázó)

Szállító repülőgépek

Az elmúlt évtizedek katonai eseményei bebizonyították, hogy az utánpótlás elmaradása negatív eredményt okoz. Hogy ezeket az eredményeket elkerüljék, szállító repülőgépek tervezésébe fogtak. Ezeket a repülőgépeket is három kategóriába sorolhatjuk:

• könnyű szállítógépek; 3-5t teherbíró képességűek,
• közepes szállítógépek; 15-20t -| | -,
• nehéz szállítógépek; 20t fölötti -| | - (a 30-40t teherbírású repülőgépeket óriás szállítógépeknek is nevezzük).

A légi szállításnak két feltétele van. Az egyik szerint a szállítandó eszközöknek alkalmasnak kell lennie erre a feladatra, másfelől pedig olyan repülőgépek kellenek, melyekkel a terhet bizonyos magasságból ki lehet dobni, és tábori repülőtérről üzemeltethetők.

A könnyű és közepes szállító gépek utasszállítókból születnek oly módon, hogy az üléseket eltávolítják, és rakodást segítő eszközöket szerelnek fel.

A nehéz teherbírású gépek külön e célra készülnek. Jellemzőik, hogy nagy belső terük van és a rakodás megkönnyítésére gépesítettek - rakodórámpa, csörlők, görgők, esetleg felhajtható orr-rész-.
 
 

Légi utántöltő repülőgépek

Létrehozásukhoz az adta az ösztönzést, hogy megjelentek a sugárhajtóművek, és a nagy fogyasztásuk miatt a bombázóknak le, majd ismét föl kellett szállniuk. Volt még egy ok, ami azzal magyarázható, hogy megjelentek az atomfegyverek. Az atomfegyverek megkövetelték a repülés biztonságosságát, és ezért az ezeket szállító repülőgépek szinte üres üzemanyagtartállyal szálltak föl, tankolásra pedig csak a levegőben maradt lehetőség.

Manapság két utántöltési eljárást használnak. A merev - teleszkópos - csöves módszert nagy méretű gépek töltésére, míg a hajlékony csövest kis méretű gépek tankolásánál alkalmazzák.

A tartálygépeket katonai szállítógépekből, vagy polgári utasszállító repülőkből építik át. A leendő tartálygépben nagy méretű tüzelőanyag tartályokat, és - az üzemanyag szállítását segítő- szivattyúkat helyeznek el.

A merev töltőcsöves folyamat nagyobb töltőteljesítményű, mint a hajlékony csöves.

7. Ábra Vadászrepülő hajlékony töltőcsöves tankolása

Gyakorló-oktató repülőgépek

Ezek a repülőgépek a pilóták oktatására szolgálnak. Műszerezettségük megegyezik azzal a repülőgépével, amelyre a pilótát kiképzik.

Harci repülőgépeknél az oktatás alatt használják az alaptípustól kissé eltérő kétüléses változatot is

A fegyverzettel rendelkező repülőgépek bevetésekre is küldhetőek.

Jellemzőik, hogy csak kétüléses kivitelben készülnek. Az ülések egymás mögött helyezkednek el, és a repülő mindkét helyről egyformán vezethető.
 

Különleges repülőgépek

Helyből, vagy rövid nekifutással felszálló, és függőlegesen leszálló repülőgépek

Az 50-es években nyilvánvalóvá vált repülőtér probléma korlátozta a szárazföldi csapatokat támogató repülőgépek telepíthetőségét. A hagyományos repülőgépek különleges betontípusú és rendkívül nagy repülőtereket igényeltek, amelyek háború esetén az ellenség első számú célpontjai. A repülőgépek nagy hátránya még, hogy működtetésüket a frontvonalhoz közel kell megoldani, ami gyakorlatilag lehetetlen.

Felvetődik a kérdés, hogy akkor miért nem használnak helikoptereket? Helikoptereket azért nem lehet bevetni, mert sebességük és manőverező képességük messze elmarad a sugárhajtású gépek tulajdonságaitól.

E döntő okok vezettek a kis teret igénylő gépek megalkotásához.

A kísérletek légcsavaros és sugárhajtású változatokkal is zajlottak. A légcsavaros típusokon végzett próbálkozásokat abbahagyták, mert ezek feladatai helikopterekkel is elvégezhetők.

A problémát az emelőerő létrehozása jelentette, mert ennek az erőnek nagyobbnak kell lennie a tömegerőnél. Legfontosabb követelmény a hajtóművekkel szemben, hogy a tolóerő- tömeg viszony minél nagyobb legyen. A hajtómű problémáján kívül a kormányzás megoldása volt a következő feladat, mivel a kormányfelületek hatástalanok a különleges repülési üzemmódokban (fel- és leszállás). Megoldásnak a sugárkormányok (kis méretű hajtóművek, kis fúvócsövek) ígérkeztek.

A következő gond a kiáramló gázsugár és a talaj kölcsönhatásából adódott. A repülőgép csak szilárd, sima és jól előkészített helyről üzemeltethető, mert az esetleg felrepülő kövek - a hajtóműből kijutó gáz miatt - kárt tehetnek a gépben.

A már említett különleges repülési üzemmódokba - a fel - és leszálláson kívül- a függőleges emelkedés és süllyedés, a lebegés, a függőleges repülésről vízszintesre való áttérés, illetve ennek fordítottja tartozik.

Legbonyolultabbak az áttérési üzemmódok. A függőlegesről vízszintesre való áttérés úgy történik, hogy egy biztonságos magasság elérése után indítják a menethajtóművet. Így gyorsítják fel a gépet ferde emelkedő pályán arra a sebességre, amelyen a felhajtóerő kellő mértékű, és a kormányfelületek is működnek. A vízszintes repülésről történő visszatérés ennek a szabályos fordítottja.

A szolgálatba állított két ilyen különleges típus az angol Harrier - típusváltozataival - és a szovjet Jak-36. A Harrier-ben egy fő hajtómű van, amire felszereltek egy tolóerő irányváltó szerkezetet.

A Jak-36 hajtóművét is ellátták tolóerő irányváltó szerkezettel, de benne helyet kapott még egy emelő hajtómű is. E két repülőgépet a SVTOL ( Short or Vertical Take Off Landing ) kategóriába sorolják.

8. Ábra V-22 Osprey

Lopakodó repülőgépek

Egy érdekes fejlesztési irányzatról van szó, melynek az a célja, hogy a repülőgépet rádiólokátorokkal nehezen vagy egyáltalán ne lehessen észlelni. A repülőgép feladata jelentősen könnyebb lenne, mert nem kellene számolnia a légvédelem tüzével.

A lopakodó repülőgépek megalkotásával az Egyesült Államok régóta próbálkozik, ám nem is hiába - lásd B-1B, B-2A és F-117A repülőgépek-.

Ezek a repülőgépek különös elrendezésűek, azért, hogy minél kevesebb rádióhullámot verjenek vissza. Az aerodinamikai elrendezésen kívül szerkezetük különleges anyagokat tartalmaz és speciális radarhullám elnyelő réteggel vannak bevonva. Ezek alkalmazása a repülés szempontjából nem éppen kedvező. A szerkezeti anyagok szilárdságuk miatt, a bevonat pedig növeli a repülő tömegét.

Ezeknek a repülőgépeknek a megépítése nehéz és költséges feladat (pl.: a B-2A bombázó ára 2 milliárd dollár), és a fejlődő lokátorok miatt észlelhetőbbek lesznek, így nem biztos, hogy megérik az árukat.

9. Ábra B-2A

Kísérleti repülőgépek

A kísérleti repülőgépeket kizárólag aerodinamikai kutatásokra használják. Ezeket típusjelzésük is megkülönbözteti az "X" betűvel. Ha az "X" jelzés magában áll, akkor a gépet nem szánják sorozatgyártásra. Mindegyikükön megtalálható egy jelentősen új aerodinamikai megoldás.

Legkésőbb a következő ezred első évtizedében megtörténik a vadászrepülőgépek leváltása, és az új gépeknek alkalmasnak kell lennie az akár hangsebesség fölötti légi harcra is. Ez megköveteli a lehető legnagyobb manőverező képességet, ezért a jövőbeli repülőgépeken alkalmazni fogják az elmúlt 25-30 év újításait - úgymint hosszú élettartamú, gazdaságos hajtóművek, korszerű fedélzeti műszerek és könnyű, nagy szilárdságú szerkezeti elemek-.
 
 

A repülés jövője

A repülőgépek fejlesztése napjainkban két irányban halad. Az egyik irány arra törekszik, hogy minél kisebb fel- és leszállási úthosszat igényeljen a gép, míg a másik vonal a legnagyobb elérhető sebességet tűzte ki célul.

Az utazási sebesség növelésére azért van szükség, hogy az utasok a lehető legkevesebb időveszteséggel érjék el céljukat. A mostani leggyorsabb utasszállító gép - a Concorde- 2 Ma sebességgel száguld menetrend szerint. (A Mach-számot Ernst Mach (1838-1916) vizsgálta először, és meghatározta, mint egy test haladási- és a hang terjedési sebessége közötti viszonyt.)

A mérnökök már terveznek egy közel 1000 főt befogadó repülőgépet, aminek haszna abban rejlene, hogy ne legyenek olyan zsúfoltak a légifolyosók. Hátránya az, hogy a reptereken a be- és kiszállás sok időt vesz igénybe, és ez az utasok türelmére nincs jó hatással.

Az üzemanyagok fejlesztésében a hidrogént tartják a legoptimálisabbnak, de anyagi okok miatt nem tudnak vele foglalkozni.

A mai kor legmodernebb repülőgépeiben joy-stick-kel kormányoznak, és repülés előtt szinte mindent beprogramoznak. A pilóta feladata itt csupán annyi, hogy ellenőrizze az automatikusan lejátszódó folyamatokat, de mindig készen áll egy felmerülő vészhelyzet megoldására.

Elképzelések egyike szerint a jövőben repülő rakétákkal utaznának emberek, kontinensek között. Azért rakétákkal, hogy a menetidő csak percekben mérhető legyen, és azért kontinensek között, mert amúgy a repülés veszteséges lenne. Sebessége megközelítené az első kozmikus sebességet (kb. 7,9 km/s), repülési magassága pedig 100 km fölött lenne. Függőleges fel- és leszállása között ballisztikus pályán mozogna.

Elképzelhető, hogy használatba állítják a torló-sugárhajtóművet (aminek nincs mozgó alkatrésze, mert a levegő saját magát sűríti össze- kellő sebességnél). Jelenleg arra törekednek, hogy a hardware-k segítségével a pilótát megszabadítsák szinte minden problémától. Az sem elképzelhetetlen, hogy pilóta sem kell majd, mert a számítógép mindent el fog végezni a pilóta helyett.
 
 

Felhasznált irodalom

            Bill Gunston: Harci fegyverek - Modern vadászrepülők

• Czére Béla - Nagy Ernő: A legyőzött távolság
• Gerhard Wissmann: A repülés története
• Nagyváradi Sándor - Varsányi Ernő: Katonai repülőgépek - Típuskönyv
• Rudolf Braunburg: Repülőgépek és léghajók - Tessloff és Babilon Kiadó-
• Szentesi György: Katonai repülőgépek és helikopterek
• Top Gun című havonta megjelenő újság
• A képek forrása: www.italieri.com