Historie a vývoj letadlové techniky
Adresa: Karlovo náměstí 13, 121 35, Praha 2 telefon:
(+420) 224 357 227
sekretariát:
Doc. Ing. Svatomír Slavík, CSc..
(+420) 224 357 205
e-mail:
[email protected] www: http://aerospace.fsik.cvut.cz/letadla1
Fakulta strojní - ČVUT v Praze Odbor letadel - Ústav vozidel a letadlové techniky
Porovnání konstrukcí vojenských letounů v rozmezí 70 let vývoje Fokker E III
Dassault RAFALE
prototyp 1916 konstrukce – křídlo bez torzně nosného potahu s vnějším lanovým vyztužením, příhradový trup nosná plocha vzletová hmotnost výkon / tah max. rychlost stoupací rychlost dostup poměr plošných zatížení: tíha/plocha: poměr rychlostí: poměr tahů: poměr stoupacích rychlostí:
2
m kg kW / kN km/h m/s km
12 násobné 10 násobné 114 100
prototyp 1986 konstrukce – mnohastojinové integrální samonosné křídlo, poloskořepinový trup Fokker E III 16 610 75 / 1,4 140 3 4,5
Dassault RAFALE 46 21 500 / 160 1390 (u země) 300 16,5
1 řád 1řád 2 řády (transsonická aerodynamika) 2 řády
Éra průkopníků a začátků létání 1783 - první vzlet balónu bratří Montgolfiérů (tzv. "Montgolfiéra") 1797 - první seskok padákem z velké výšky Francouze Gornerina 1852 - první parním strojem poháněná vzducholoď Henriho Giffarda (vodíková náplň, 3 ks vrtulí, rychlost 8 km/h) 1891 - první klouzavé lety Otty Lilienthala 1903 - první motorový let člověka letadlem těžším než vzduch (17. 12. Američané bři Orvill a Wilbur Wrightové, letoun Flayer 1, dvouplošník, kachna s benzín. motorem 12HP, nosná plocha 47,4 m2,vzlet. hmotnost 350 kg, plošné zatížení 7,4 kg/m2, rychlost letu TAS < 50km/h, příčné řízení nakrucováním konců křídel) 1909 - přelet kanálu La Manche (Francouz Louis Bleriot)
Flayer I
Bleriot IX
Od počátků letecké dopravy k dosažení rychlosti zvuku 1913 - první let leteckého pasažéra na lince Paříž - Berlín 1919 - první konstrukce celokovového dopravního letounu Huga Junkerse J-13 (6 cestujících, vlnitý plech) 1920 - první oficiální mezinárodní letecká doprava na trati Kodaň - Hamburk - Amsterodam - Londýn 1927 - první nonstop přelet Atlantského oceánu Američanem Charlesem A. Lindbergem (letoun Ryan NYP "Spirit of St. Luis“ 1931 - překonána rychlost 400 m.p.h. (640 km/h) 1935 - první výškový let do stratosféry (Prof. Piccarda balónem do výšky 22 km), 1935 - uveden do provozu letoun DC-3 (vrtule "konstant speed", autopilot, navig. a radio. vybavení, V = 330km/h, dolet 2000km) 1939 - Američan Igor Sikorski zalétává svůj vrtulník VS-300, jehož systém řízení se používá dodnes 1940 - první letoun s laminárním křídlem – stíhací letoun P-51 Mustang (nejnižší aerodyn. odpor vrtulov. stíhac. letounu P-51D) 1943 - první let největších dopravního letounu s pístovými motory Lockheed Constellation pro transatlantické lety L-749 (verze L-1049 Super Constalation: výkon motoru 3400 HP, V=570 km-h, výška 6900m, dolet 8200km výroba do roku 1958) 1944 - poprvé bojově nasazen letoun Me - 262 s proudovými motory 1947 - poprvé překonána rychlost zvuku ve vodorovném letu (raketový letoun Bell XS-1, pilot Chuck Yeager )
Junkers J 13
Douglas DC-3 "Dakota"
"Spirit of St. Louis" P-51 D "Mustang"
Me 262 "Schwalbe"
Lockheed L-749 Constellation
Poválečný vývoj k nadzvukové letecké dopravě 1952 - první dopravní proudový letoun Comet 1 1953 - první turbovrtulový dopravní letoun Vickers Viscount 1956 - poprvé dosaženo "tepelné bariéry" (M=3) letounem Bell X-2 1957 - zalétáno dosud největší turbovrtulové letadlo TU-114 1957 - vypuštěno první těleso do kosmického prostoru: družice Sputnik (84kg, ∅ 58cm) 1960 - vzlet prototypu prvního kolmo startujícího letounu vektorováním tahu (P-1127 Kestrel → Harrier → Harrier AV-8) 1961 - první člověk v kosmu (Jurij Gagarin, kosmická loď Vostok, oblet Zeměkoule za 108´) 1963 - nejrychlejší záchytný stíhač SR 71 "Blackbird" (M=3, dostup 30km, titanové slitiny – teplota povrchu 230 – 600ºC, chlazení palivem, kombinované náporového a proudového motory, částečná technologie Stealth, nikdy nesestřelen 1964 - dosaženo hypersonické rychlosti M =7 a hranic kosmu 108 km (exper. raket. letoun X-15, niklová ocel Inconel do 650ºC) 1964 - sériová výroba prvního operačního letounu s měnitelnou šípovitostí - F-111 1968 - první let prototypu nadzvukového dopravního letounu TU-144 (31.12. 1968) první let letounu Concorde se uskutečnil o 3 měsíce později - 2.3.1969
Tupolev TU-114 Harrier AV-8 De Haviland "Comet" F-114
Concorde SR-71 "Blackbird"
Od přistání pilotovaného prostředku na mimozemském tělese k 21. století 1969 - první lidé na mimozemském tělese: výstup Neila Amstronga a Edwina Aldrina na Měsíc (2,5 hodiny) 1969 - vzlet prototypu prvního širokotrupého civil. doprav. letounu se dvěmi palubami pro cestující B-747 (cca 500 cestujících) 1974 - vzlet prototypu YF-16 prvního sériov. letounu F 16 "Falcon"s eletroimpulzním řízením "fly by wire“ (vyrobeno ~ 4000 ks) 1977 - první let letounu poháněného lidskou silou, splňující podmínky Kramerovy ceny (2,5 km dlouhá trať se dvěma zatáčkami kolem pylonu) - letoun Gossamer Condor konstruktéra Paula Mc Creadyho 1979 - přelet kanálu La Manche letounem poháněným lidskou silou (letoun Gossamer Albatros) 1981 - start prvního návratového. kosmic. prostředku - raketoplán Columbia (piloti Young a Crippen, 54 hod. let – katastr. 2003) 1981 - vzlet prototypu "neviditelného"letounu F-117 Nightwawk s technologií “stealth" (→ strategický bombardér B2) 1986 - první oblet zeměkoule bez mezipřistání a doplnění paliva (letoun Voyager, konstruktér R. Rutan, 9 dnů) 1987 - první objekt vytvořený člověkem, který opustil hranici sluneční soustavy, družice Pioneer 10. 1988 - zálet největšího dopravního transportního letounu na světě – An-225 Mrija (6 turbodmychydlových motorů D-18T 230kN, rozpětí 88,5m, vzletová hmotnost 600t) 1989 - vzlet prototypu konvertaplánu s překlopnými pohonnými jednotkami V-22 Osprey (dosud není zařazen do provozu) 1990 - dosažení "supercruise" (nadzvukové rychlosti bez přídavného palování) u prototypu taktic. stíhac. letounu F-22 Raptor
F-117
B 747-400
F-16
V-22
F-22 An-225
Columbia
Po roce 2000 … 2000 - vzlet demonstrátoru bojového letounu nové generace X-35 JSF (Joint Strike Fighter - vysoká modularita, dobré letové vlastnosti při nízkých rychlostech, kolmý start a visení) 2000 - letové zkoušky větroně s největší štíhlostí křídla 51,3 (německý větroň ETA, rozpětí 30m, plocha křídla 18,6) 2002 - první sólový oblet zeměkoule balónem "Spirit of Freedom“ bez mezipřistání (Američan Fosset, 16 - ti denní let kombinovaným hélio – horkovzdušným balónem o celkovém objemu 20 000m3 (He 15 576m3), výška balónu 55m 2004 - první soukromý proudový letoun dosáhl hranice kosmu – "SpaceShipOne" s nosičem letoun "White Knight" (konstruktér B. Rutan, vítěz ceny Xprize) 2005 - Roll out největšího civilního letou pro dopravu osob - Airbus A380 (až 880 cestujících)
X-35 JSF Airbus A-380
Spirit of Freedom Space ShipOne + White Knight
ETA
Vývojové leteckých konstrukcí
jednoplošníky konstrukce s bezpečným životem
dvouplošníky (trojplošníky)
konstrukce s vnějším vyztužením
polosamonosné konstrukce
nosníkové příhradové bez nosného konstrukce potahu 1903
10
20
základy oborů: - aerodynamika - mechanika letu - pevnost (aeroelasticita) (Götingen, CAGI, NACA,...)
konstrukce bezpečná po poruše
samonosné konstrukce integrální a mnohostojinové skořepinové konstrukce
nosníkové s torzní poloskořepinové konstrukce skříní
30
40
50
60
celokompozitní konstrukce
70
80
kompozity a kovy dalších generací
90
2000
slitiny lehkých kovů laminární transsonická kompozitní superkritické počítačové tenkostěnné profily aerodynamika materiály profily konstruování konstrukce (pravidlo ploch) CAD, CAM ,MKP,...)
