NEMZETI KÖZSZOLGÁLATI EGYETEM HADTUDOMÁNYI ÉS HONVÉDTISZTKÉPZŐ KAR Katonai Üzemeltetési és Logisztikai Intézet Katonai Logisztikai Tanszék Katonai Közlekedési szakcsoport
Közlekedési Járművek III.
A légi közlekedés eszközei, repülőgépek osztályozása –műszaki és üzemeltetési jellemzőik alapján.
Kusz Mátyás Neptunkód: BVD3EZ Budapest 2012
Tartalomjegyzék
Bevezetés .............. ........................................................................................................................ 2 1. Repülőgépek osztályozása, műszaki-technikai jellemzők alapján .......................................... 3 1.1. Hatótávolság szerinti kategóriák ..................................................................................... 3 1.1.1. Kis hatótávolságú utasszállító gépek....................................................................... 3 1.1.2. Középhatótávolságú gépek...................................................................................... 3 1.1.3. Nagy hatótávolságú ................................................................................................. 3 1.2. Meghajtás típusa szerinti kategóriák ............................................................................... 4 1.2.1. Hagyományos légcsavaros ...................................................................................... 4 1.2.2. Koaxális légcsavarral meghajtott ............................................................................ 4 1.2.3. Légcsavaros gázturbinás hajtómű ........................................................................... 5 1.2.4. Tengelyteljesítményt szolgáltató gázturbina ........................................................... 6 1.2.5. Gázturbinás sugárhajtómű ....................................................................................... 7 1.2.6. Torlósugárhajtómű .................................................................................................. 7 1.2.7. Utánégetővel ellátott ............................................................................................... 7 1.3. Szárny kialakítási módja szerinti kategóriák................................................................... 8 1.3.1. Egyenes szárny ........................................................................................................ 8 1.3.2. Nyilazott szárny ...................................................................................................... 9 1.3.3. Trapézszárny ......................................................................................................... 10 1.3.4. Deltaszárny............................................................................................................ 11 1.3.5. Változtatható nyilazású szárny .............................................................................. 11 1.3.6. Waverider .............................................................................................................. 12 1.3.7. Forgószárny ........................................................................................................... 12 2. Repülőgépek osztályozása üzemeltetésük alapján ................................................................ 15 2.1. Üzemeltetés leírása, üzemeltetési folyamatok felbontása ............................................. 15 2.2. Személyszállító gépek ................................................................................................... 16 2.3. Teherszállító gépek ....................................................................................................... 17 2.4. Sportrepülőgépek .......................................................................................................... 18 2.5. Mezőgazdasági repülőgépek ......................................................................................... 19 2.6. Speciális célú repülőgépek ............................................................................................ 19 2.7. Katonai repülőgépek ..................................................................................................... 20 Befejezés
...................................................................................................................... 21
Irodalomjegyzék
...................................................................................................................... 22
1
Bevezetés A repülőgép a levegőnél nehezebb olyan közlekedési eszköz, mely az atmoszférában halad, merev felületei és a levegő reakcióerejéből keletkező felhajtóerő segítségével a repülési magasság és irány megváltoztatására, illetve megtartására képes motor vagy hajtómű segítségével. A motor nélküli merev szárnyú repülőgépek (vitorlázó repülőgép) esetében a magasság megtartása vagy növelése csak emelkedő légáramlat (termik, vagy ún. lejtőszél) segítségével lehetséges, de az ilyen járművek ennek hiányában is képesek a kontrollált repülésre és jelentős távolság megtételére, relatíve csekély magasságvesztéssel (1:25 – 1:50 értékű siklószámmal), ezért szintén repülőgépeknek tekintjük őket. A felhajtóerő keletkezéséhez szükséges sebességet a légcsavar vagy sugárhajtómű vonó-, illetve tolóereje, motor nélküli repülőgépeknél a gravitáció, vagyis a levegőhöz mint repülési közeghez viszonyított lejtőpálya biztosítja. Merev szárnyú repülőgépek esetében ez a jármű levegőben történő folyamatos haladásával szorosan összefügg. Ebből következően minden merev szárnyú repülőgépre megadható egy minimális biztonságos repülési sebesség, amely kizárólag a levegőhöz viszonyítva értendő. Vannak olyan repülőgépek, amelyek a szükséges felhajtóerőt és kormányzást nem merev szárnyak, hanem forgó felületek (forgószárny, rotor) segítségével állítják elő, ezeket gyűjtőnevükön forgószárnyas repülőgépeknek nevezzük. Ebben az esetben a felhajtóerőt nem a repülőgép (és szárnya) levegőhöz viszonyított sebessége, hanem a repülőgép körül forgó szárnyak levegőhöz viszonyított sebessége állítja elő. Ezért képesek a lebegésre, illetve a helyből fel- és leszállásra. Ezek a legbonyolultabb szerkezetű repülőgépek. A Wright fivérek alkották meg az első működőképes repülőgépet, a Wright Flyer-t 1903-ban, ez volt az első levegőnél nehezebb, motor hajtotta repülő. Az első repülés során Orville 39 métert repült 12 másodperc alatt. Alig hat évvel később Louis Blériot francia mérnök, 1909. július 25-én Calais és Dover között átrepülte a La Manche csatorna 37 km-es távolságát 36 perc alatt. A kezdeti „szárnypróbálgatások” után, főleg a két világháború, majd a hidegháború miatt hatalmas fejlődésnek indultak a repülőgépek, ma már 21.000 km-es hatótávnál tartanak a legfejlettebb utasszállító repülőgépek, 350 tonna felszállótömeg mellett.
2
1. Repülőgépek osztályozása, műszaki-technikai jellemzők alapján 1.1Hatótávolság szerinti kategóriák 1.1.1 Kis hatótávolságú utasszállító gépek: 10–60 férőhellyel, 1000 kilométeren belüli fuvarozási feladatokat oldanak meg. Hajtóművük többnyire légcsavaros gázturbina vagy gázturbinás sugárhajtómű. Sebességük általában 600 km/h alatt marad, felszálló
tömegük
50
tonnáig
terjed.
1.1.2 Középhatótávolságú gépek: maximum 5000 km repülési távolságig. Ilyen például a Boeing 737 a világ legnépszerűbb közepes hatótávolságú, keskenytörzsű utasszállító repülőgépe. Több mint 6160 megrendeléssel minden idők legtöbbet megrendelt és legtöbbet legyártott utasszállítója. Ennek 11. generációját gyártják ma, legutóbbi generációjának üzembe helyezése 2007-ben történt. Ennek a repülőgépnek a hatodik generációja alkotta a Malév fő légijárómű-állományát. 1.1.3
1
Nagy
hatótávolságú
gépről 5000 km-es repülési távolság
fölött
beszélhetünk. A közép és nagy hatótávolságú gépek szerkezete
közel
azonos.
Sebességük csaknem 1000 km/h-ig
terjed,
repülési
magasságuk meghaladhatja 1. ábra - Airbus A380-800F a 10.000 métert. A nagy magasságban fellépő vákuum miatt utasterüket túlnyomásos kabinként alakítják ki. Hajtóműveik gázturbinás sugárhajtóművek. Az óriásgépek felszálló tömege eléri a 560 tonnát, a férőhelyek száma pedig az 800-nál többet (Airbus A380-800F).
1
1. ábra (Forrás: www.aerospace-technology.com 2012. november 15.)
3
1.2Meghajtás típusa szerinti kategóriák 1.2.1
2
Hagyományos légcsavaros: A légcsavar, idegen szóval propeller a repülőgépek
körében általánosan használt erőátviteli megoldás, amely a motor teljesítményét közvetíti a hordozó közegre, a levegőre. A légcsavar megforgatására repülőbenzinnel hajtott dugattyús motort vagy kerozinnal üzemelő gázturbinát alkalmaznak.
Légcsavar
hajtotta
az
első
repülőgépet
is.
Anyaga lehet fa (ez a régebbi repülőgépeknél volt elterjedt alapanyag), lehet fém, és lehet kompozit szénszálas műgyanta is. A légcsavarnak lapátjai vannak,
de
használatos.
a
légcsavartoll
A
lapátok
elnevezés
is
elrendezésének
a
tömegközéppontja pontosan a légcsavartengelyre van szabályozva. A nagyon pontos beszabályozás rendkívül
fontos,
mert
ha
a
légcsavar
tömegközéppontja nem forgásszimmetrikus, a 2. ábra - Hagyományos légcsavar
légcsavar „üt”, és ezzel a motor, illetve az egész
repülőgép biztonságát kockáztatja. A szabályozás mértékét érzékelteti, hogy a finombeállítást
a
légcsavartollakra
felvitt
festékrétegek
vastagságának
változtatásával végzik. A légcsavarlapát tulajdonképpen egy szárny a szó aerodinamikai értelmében: van profilja, belépő és kilépő éle, amelyek a forgási iránynak megfelelően vannak kialakítva, és van állásszöge, ami lehet állandó vagy változtatható. Ez utóbbi a „változtatható állásszögű légcsavar”, röviden az „állítható légcsavar”. Ezen túlmenően a korszerű légcsavarlapátnak nem állandó sem a húrhossza, sem az emelkedési szöge. Mindkét jellemző feltűnő, hiszen a lapátok végei kifelé elvékonyodnak, valamint a forgási síkkal nagyjából párhuzamosan, nulla emelkedési szögön állnak, és a lapát körül kialakuló áramlás minél
csendesebb
leválasztásában,
kiegyenlítésében
vesznek
részt.
1.2.2 Koaxális légcsavarral meghajtott: Mindamellett, hogy az előzőekben tárgyalt reakciónyomatékot ki lehet küszöbölni az egy közös tengelyen egymás mögött 2
2. ábra – (Forrás: http://tmikula.5mp.eu 2012. november 15.)
4
ellentétes irányban forgó koaxiális légcsavarokkal, ennek az elrendezésnek több más előnye is van. Természetesen csak ott alkalmazható, ahol a különlegesen erős mechanikai áttételek és a kettőzött légcsavarkoszorúk többletsúlya arányban állnak a géptől elvárt teljesítménnyel. Ez kisebb gépeken nem jellemző és nem is szükséges, de a egyes katonai 3gépek illetve a nagyobb szállítógépek esetében bevált megoldásnak számít. A koaxiális
légcsavar
tévesztendő
össze
nem a
hajtóművenkénti egylégcsavaros de
oldalanként
egymással
szembeforgó megoldásokkal. Ez utóbbinál a gép két oldalán a motorok
és
a
légcsavarok
egymásnak szembe forognak,
3. ábra - Koaxális légcavar
csökkentve a hátsó vezérsíkok körüli aszimmetrikus légáramlást amely az egyirányú forgásból adódna. Az egylégcsavaros hajtóműveknél a légcsavar körül kialakuló áramlás energiájának egy jelentős része elvész az egyirányban forgó légörvénnyel együtt. Ezt képes megakadályozni a koaxiális elrendezés, ahol a második légcsavar az első által keltett légörvény energiáját felvéve hasznosítja azt, miközben gyengíti is annak aszimmetrikus hatását. A koaxiális elrendezésű helikopterek a szembeforgás által kiegyenlített reakciónyomatékok miatt képesek farokrotor nélkül repülni, a vízszíntes elfordulást az egymáshoz képest külön szabályozható rotorok kismértékü eltérésével oldják meg. A lassabb rotor kisebb reakciónyomatékot gerjeszt így a gyorsabban forgó nagyobb ellen-nyomatéka felé (gyakorlatilag a lassabb irányába) fordul az ilyen felépítésű helikopter. A koaxiális elrendezés minden esetben precíz mechanikai megoldásokat és bonyolult fordulatszámvezérlést kíván, de hosszú évek tapasztalata bizonyítja a koaxiális légcsavarok létjogosultságát. 1.2.3 Légcsavaros
gázturbinás
hajtómű:
Repülőgépek
hajtására
elterjedten
alkalmazzák a turbólégcsavaros meghajtást, amikor a légcsavar forgatását egy 3
3. ábra (Forrás: www.wikipedia.hu 2012. november 15.)
5
gázturbina végzi. A turbólégcsavaros hajtómű legelőnyösebb tulajdonsága a magas hatásfoka, míg hátrányai közé az alacsonyabb elérhető maximális sebesség, és főként az utaszállító repülőgépek esetén fontos szempontként szereplő magas zajszint tartozik. Turbólégcsavaros meghajtásnál a légcsavar forgatására leggyakrabban légcsavaros gázturbinát alkalmaznak, amelynél a gázturbina 4
égésteréből kilépő
gáz
mozgási
energiáját
a gázturbina
tengelyének forgatására használják.
A
légcsavaros 4. ábra - Légcavaros gázturbinás hajtómű
gázturbinában
a
turbina,
a
kompresszor és a reduktor egy tengelyre van szerelve. Főként helikoptereknél, de ritkábban repülőgépeknél is alkalmazzák a szabadturbinákat (más néven: tengelyteljesítményt szolgáltató gázturbinás hajtómű), amelyeknél a kompresszort és a reduktort hajtó turbinafokozatok külön tengelyen találhatók. A világ első működő légcsavaros gázturbinájának megalkotása Jendrassik György nevéhez fűződik. Az 1938-ban megtervezett és a Ganznál 1940-ben elkészített Cs 1 típusú légcsavaros gázturbinát a Varga László tervei alapján kifejlesztett X/H és X/G kéthajtóműves felderítő repülőgéphez szánták. Az összes hajtási elv közül a légcsavaros gázturbinák hatásfoka a legjobb. Főként szállító repülőgépeken, vagy
kisebb
utasszállító
repülőgépeken
alkalmazzák.
1.2.4 Tengelyteljesítményt szolgáltató gázturbina: Főként helikoptereken alkalmazott gázturbina. Felépítése és működése hasonlít a légcsavaros gázturbinákhoz, de a tengelyteljesítmény előállítására használt turbinafokozatok külön, a kompresszort hajtó
4
turbinafokozatoktól
független
tengelyen
találhatók.
4. ábra (Forrás: http://hu.wikipedia.org/wiki/L%C3%A9gcsavaros_g%C3%A1zturbina 2012. november 15.)
6
1.2.5 Gázturbinás sugárhajtómű: A gázturbinás sugárhajtóműben a folyamatos égést fenntartó, a Joule-körfolyamatot megvalósító gázturbinás szerkezetből kilépő gázsugarat a hajtóműre szerelt fúvócsőben felgyorsítják (gyakran a hangsebesség fölé), és a kilépő gázsugár reakcióerejét (Newton harmadik törvénye értelmében) használják
fel
1.2.6 Torlósugárhajtómű:
a
Működésének
repülőgépek alapfeltétele
az
hajtására.
igen
gyors
repülési
sebességből adódó nagynyomású levegőbeáramlás. Tervezését és tesztelését más elven működő hajtóműtípusokkal felgyorsított repülőgépekkel végezték, mivel lassú repüléskor nem lép fel elegendő torlónyomás az ilyen módon üzemelő hajtóművek számára. A torlósugárhajtómű a már meglévő gyors repülési sebesség gazdaságosabb megtartására alkalmazható, így egyes repülőgéptípusok hibrid meghajtási rendszerrel rendelkeznek az eltérő meghajtási módok előnyeinek kihasználása 1.2.7
5
végett.
Utánégetővel ellátott: Az utánégető (más nevei: fáklya, vagy orosz neve után
forszázs)
egyes
repülőgépek
gázturbinás
sugárhajtóműveiben
alkalmazott
rendszer, amely lehetővé teszi a teljesítmény átmeneti megnövelését. Az utánégetés hogy
lényege,
a
gázturbinás
sugárhajtómű utánégető kamrájába
többletüzemanyagot
porlasztanak, ami a nagy nyomású
és
hőmérsékletű elégve
megnöveli
hajtómű 5. ábra - Utánégető háromdimenziós lökéshullámai
gázban a
tolóerejét. A hajtómű
teljesítményének mérésekor „száraz” (dry) tolóerőnek nevezik az utánégető nélküli tolóerőt, 5
5. ábra (Forrás: http://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=F%C3%A1jl:J58_AfterburnerT.jpeg&filetimestamp=2006102817231 1 2012. november 15.)
7
szemben az utánégetővel mért „nedves” (wet) tolóerővel. A katonai repülőgépeken a maximális utánégetővel elérhető tolóerő körülbelül 150%-a a szárazon mért tolóerőnek. Bár a Concorde utánégetői csak 127%-ra növelték a négy hajtómű tolóerejét, így is olyan volt, mintha egy plusz hajtóműve lett volna. Katonai repülőgépeken az utánégetőt általában csak 10–15 percig lehet használni, nem csak a 4–5-szörösére ugró üzemanyag-fogyasztás miatt, hanem az általa okozott szerkezeti és hőterhelés miatt, továbbá jelentősen csökkentheti a hajtómű javításközi üzemidejét és élettartamát is. Ennek ellenére vannak repülőgépek, melyeket eleve úgy terveztek, hogy huzamosabb ideig elviseljék az utánégetést, ilyen például a Lockheed SR–71 Blackbird. Az utánégetés hatalmas lángnyelvet hoz létre a repülőgép mögött, ez infravörös-érzékelővel könnyen érzékelhető.
8
1.3 Szárny kialakítási módja szerinti kategóriák A szárny a levegőnél nehezebb repülőeszközök azon szerkezeti eleme, amely a levegőben maradáshoz szükséges felhajtóerőt létrehozza. Ha egy repülőgép szárnya két oldalán, szimmetrikusan van elhelyezve, akkor ezek neve félszárny. A felhajtóerő képződését a szárny keresztmetszetének megfelelő kialakításával érik el. 1.3.1
6
Egyenes szárny: A szárny nyilazási szöge többé-kevésbé merőleges a gép
hossztengelyére. Jellemzően a kis sebességű repülőgépeknél használják, a második világháború
előtt
rendelkezett.
A
repülőgépek,
gyakorlatilag
minden
repülőgép
egyenes
szárnyakkal
vitorlázó motoros
könnyűrepülőgépek
és
légcsavaros utasszállító gépek többsége jellemzően ma is egyenes
szárnyú.
A
nagy
sebességű repülőgépek közül az amerikai F-104 Starfighter vadászbombázó szárnyúnak A
kis
egyenes nevezhető.
sebességű
szárnyú
egyenes 6. ábra - Egyenes szárny gépeket néha
„kétfedelű” konstrukcióban építik, itt a szárnyak egymás felett, kábelekkel és/vagy szilárd merevítőkkel egymáshoz kapcsolva helyezkednek el. Az ilyen repülőgépek a szükséges kisebb szárnyfesztáv miatt a levegőben mozgékonyabbak, hangárban könnyen tárolhatók, illetve baleset esetén jó ütközésvédelmet nyújtanak. Mezőgazdasági alkalmazásuk ma is gyakori (pl. Antonov An-2, AgCat). A háromfedelű gépek közül egyedül az első világháborús Fokker Dr.I típus ismertebb.
6
6. ábra (Forrás: http://greenairdesigns.co.uk/ejcgallery/albums/userpics/10002/f104_1_3v.jpg 2012.11.19.)
9
1.3.2
7
Nyilazott szárny: Abban különbözik az egyenes szárnytól, hogy mind a belépő-,
mind a kilépőél körülbelül azonos, a derékszögtől eltérő szöget zár be a repülőgép hossztengelyétől. A szárny lehet enyhén (pl. BAE Hawk) vagy erősen hátranyilazott (pl. MiG–19 vagy BAE Lightning vadászrepülőgépek). Napjaink sugárhajtású utasszállító repülőgépei szinte mind enyhén hátranyilazott szárnyúak, leggyakoribb az eredetileg a Boeing cég által kikísérletezett 35 fokos beállítás. A
hátranyilazott
szárnyak hátránya az áramlás kisodródása a szárnyvégek felé, amit gyakran
hosszanti
elhelyezésű terelőlapokkal fékeznek meg. Nagy sebességű repülőgépeknél problémát jelent, hogy 7. ábra - Nyilazott szárny a hátranyilazott szárnyú konstrukciók hangsebesség közeli és a feletti teljesítménye erősen függ a területszabály következetes alkalmazásától, ezért ilyen kivitelű régebbi gépeken gyakran a szárny kilépőéléhez rögzített nagyméretű kúpokat találunk, amelyek a behúzott futómű tárolására (pl. Tu–134) vagy extra üzemanyagtartályként (Convair 990) is felhasználhatók. Ez az aerodinamikai probléma az új generációs, nagy tolóerő-felesleggel rendelkező hajtóművek alkalmazásával megkerülhető. Léteznek előre nyilazott szárnyú repülőgépek is. Ezzel az egzotikus elrendezéssel a II. világháború előtt lengyel mérnökök kísérleteztek (Z–17/Z–18/Z–47), alatta pedig a német Junkers cég fejlesztett ki repülőképes prototípusokat (Ju 287). Az előrenyilazás elvileg kedvezőbb repülési tulajdonságokat ígér az örvények jobb kezelése révén, azonban a hátranyilazott konstrukcióval szemben a rezgések itt nem csillapodnak, hanem éppenséggel felerősödnek a szárnyvég felé haladva. Ennek következtében a hagyományos alumínium szárnyszerkezetek gyorsan kifáradásos
vagy
csavarodásos
törést
szenvednek,
így nagy sebességű
7
7. ábra (Forrás: http://www.simviation.com/hjg/aircraft/convair/990/american_airlines_1962_990_n5604.jpg 2012. november 19. )
10
repülőgépeknél
nem
alkalmazhatók. A rendkívül erős
szénszálas
anyagok
megjelenése tette lehetővé az előrenyilazott
szárny
alkalmazását szuperszonikus prototípus gépeken (X–29, Szu–47
Berkut),
ezek
sorozatgyártásáról azonban
8. ábra - Előre nyilazott szárny
még nem beszélhetünk. A kis és közepes sebességű előrenyilazott szárnyú, sorozatban gyártott gépek közül említést érdemel az L–13 Blaník vitorlázó repülőgép és a német Hansa üzleti jet, mindkettő 1.3.3
8
az
1960-as
évek
konstrukciója.
Trapézszárny: A szárny belépőéle pozitív, a kilépőéle negatív nyilazási szögű,
azaz a szárny a törővég felé gyorsan elvékonyodik. Átmenet a többi kategória között, jellemzően a korszerű amerikai vadászrepülőgépek szárnyelrendezése.
8
8. ábra (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/X29_in_Banked_Flight.jpg/250px-X-29_in_Banked_Flight.jpg 2012. november 19.)
11
1.3.4
9
Deltaszárny: Háromszög alakú szárny. A
félszárnyak
derékszögű
háromszöget
mintáznak, a belépőél erősen hátranyilazott, míg a kilépőél közel merőleges a gép hossztengelyére. A szárny a törővég felé általában teljesen elvékonyodik, azaz az ilyen szárny csúcsos, nincs vagy minimális a 9. ábra - Deltaszárny törővége. Jellemzően szuperszonikus repülőgépeknél használják, a francia Dassault vadászgépek, a Concorde és a Tu– 144 utasszállítók, valamint a Space Shuttle és a Buran űrrepülőgépek deltaszárnyú konstrukciók. A MiG-21 és F-16 könnyűvadászgépeknél alkalmazott csökkentett méretű deltaszárny és a hagyományos vízszintes vezérsík kombinációja is ebbe a konstrukciós 1.3.5
10
kategóriába
sorolható.
Változtatható nyilazású szárny: Egy
bonyolult szerkezet segítségével – nagy keménységű
acélötvözetből
készült
forgócsapokon (ált. 2 db, oldalanként egyegy db) – állítják a félszárnyak nyilazási szögét, lehetővé téve az üzemanyagtakarékos kissebességű repülést és a szuperszonikus egyazon
tartományok
repülőgéppel.
elérését
Jellemzően
a
harmadik generációs harci repülőgépek szerkezete. Visszatekintve ez a bonyolult konstrukció kudarcnak tekinthető, hiszen az ilyen kivitelben épült típusok: Dassault Mirage G, F–14, F–111, Tornado, MiG– 23, MiG–27, Szu–17/20/22, Szu–24, B–1, Tu–22M, Tu–160 harci gépek nem tudtak 10. ábra - Változtatható nyilazású szárny szélesebb 9
körben
elterjedni
magas
9. ábra (Forrás: http://www.aerospaceweb.org/aircraft/jetliner/tu144/tu144_07.jpg 2012. november 19.) 10. ábra (Forrás: http://www.harcirepulo.hu/F-14/F-14_schem_01.gif 2012. november 19.)
10
12
beszerzési áruk és költséges fenntartásuk miatt, illetve repülési tulajdonságaik is elmaradtak
az
1970-es
évek
második
felétől
megjelenő
elektronikus
kormányvezérlésű, trapézszárnyas és kacsa elrendezésű új gépektől. A Boeing cég egyedüliként tervezett varia-szárnyú utasszállító repülőgépet (Project SST), ez azonban 1.3.6
11
soha
sem
valósult
meg.
Waverider: Szó szerint: hullámlovas,
deltaszárnyhoz amelynél
a
hasonló félszárnyak
elrendezés, külső
része
körülbelül 30 fokig lehajtható, hogy a hiperszonikus repülés során a gép alatt keletkező lökéshullámokat csapdába ejtve többlet felhajtóerőt generáljon. Gyakorlati megvalósítására egyedül az amerikai XB– 11. ábra - Waverider 70 Valkyrie nehézbombázók prototípusain került 1.3.7
12
sor
az
1960-as
években.
Forgószárny:
Központi forgástengelyre rögzített
hajlékony,
egyenes szárnyakból (ún. rotorlapát) álló rendszer,
amely
repülőeszköz
a
álló
helyzetében
is
felhajtóerőt
termel.
Helikoptereken
és
autógirókon alkalmazzák. ilyen
Az 12. ábra - Forgószárny rendszerben
elérhető haladási sebességet kb. 400 km/h-ra korlátozza az a tény, hogy a 11 12
11. ábra (Forrás: http://www.harcirepulo.hu/B-70/XB-70_schem2.jpg 2012. november 19.) 12. ábra (Forrás: http://www.aerofriends.hu/wp-content/uploads/2008/12/6v.jpg 2012. november 19.)
13
forgószárny lapátok csúcsai hamar elérik a hangsebességet, ami a felhajtóerő nagyarányú csökkenését eredményezi. Emiatt a nagy helikopterek minél több, néha 6-7 lapátú rotorral készülnek, hogy azonos felhajtóerő termelés mellett a rotorkör átmérőjét és ezzel a kerületi sebességet is minimálisra csökkentsék.
14
2. Repülőgépek osztályozása üzemeltetésük alapján 2.1Üzemeltetés leírása, üzemeltetési folyamatok felbontása Szükségesnek tartom, hogy leírjam, megfogalmazzam az üzemeltetés fogalmát és alapvető felépítését, hiszen ennek leírása és megértése mellett lehet csak teljesnek tekinteni a repülőgépek üzemeltetés szerinti osztályozását. „Tágabb értelemben az üzemeltetés a technikai eszközök használatának, különböző szintű kiszolgálásának és javításának összetett folyamata, az üzemeltetés során az üzemben-tartók (az alkalmazó szervezeti egységek) használják (üzemben tartják), tárolják, az üzemfenntartás keretében kiszolgálják (karbantartják), javítják a technikai eszközöket. Megállapítható, hogy egy technikai eszköz üzemeltetése az eszközzel, vagy annak valamely rendszerével, berendezésével a gyártás és a kiselejtezés között történtek összessége. Ide tartozik az eszköz rendeltetésének megfelelő használata, karbantartása, javítása és ezen helyzetek bármelyikére történő várakozása. Ezeket a létezési formákat üzemeltetési állapotnak tekintjük. Az üzemeltetési állapotok, megfelelő definiálásuk esetén, jól körülhatárolt, egymástól jól elválasztott állapotokat jelentenek. Ekkor az állapotok egymástól élesen elhatárolódnak, azaz nincsenek „majdnem” állapotok. Egy, vagy több technikai eszközt, az összes funkcionális elemeivel, egységeivel, rendszereivel és berendezéseivel együtt az üzemeltetés tárgyának nevezünk. Egyes szakirodalmak szerint, szűkebb értelemben az üzemeltetés csak a technikai eszköz rendeltetésének megfelelő alkalmazása, használata. Az üzemeltetés során az üzemeltetők a technikai eszközt egészében vagy részlegesen működtetik, üzemeltetik. Az üzemeltetés lehet folyamatos, ilyenkor a vizsgált időszakban az eszköz működési időtartama a meghatározó az üzemen kívüli állapothoz képest, vagy szakaszos, amikor az üzemi és üzemen kívüli állapot váltja egymást. Üzemeltetésen kívüli állapotnak tekinthetők az üzemfenntartások időszakai, az üzemszünet, valamint az üzemeltetésen kívüli állapotok, például tárolás. A tágabb értelemben vett üzemeltetés célja a technikai eszköz műszaki állapotának és a működés biztonságának fenntartása, valamint az üzemeltetés tárgyának rendeltetésszerű felhasználásának biztosítása.”13
13
Forrás: Karbantartás elmélet Elektronikus tansegédlet, dr. Pokorádi László, Debrecen 2002
15
2.2 Személyszállító gépek A légi forgalom minden nemzetek felett az Egyesült Államokban bővült a leggyorsabban, mert a postaszolgálat is nyereséget hozott a légitársaságoknak, az utasszállító gépek pedig különösen gyors fejlődésen mentek keresztül. 1933-ban a Boeing cég készítette 247-es gép volt a világ első modern utasszállító repülője. A maga idejében a Boeing 247D volt a világ egyik legkorszerűbb repülőgépe. Monoplán elrendezésű, áramvonalas törzsét fémköpeny burkolta, futóművét pedig felszállás után a szárnyba vissza lehetett húzni. Légellenállása így annyira csökkent, hogy csaknem 300 km/h lett a csúcssebessége, vagyis gyorsabb volt, mint a kor legtöbb harci repülője, s utasait csaknem húsz óra alatt átrepítette az Egyesült Államok felett. Mai utódaikhoz képest a régi utasszállítók meglehetősen aprók voltak. 1933-ban kezdték el gyártani a Havilland Dragon utasszállító gépet. A Dragon csupán 8 utas szállítására volt képes (igaz, a Boeing 247-ben is csak 10 utas fért el). Az üléssorokkal berendezett utastér csak ennek a gépnek a korában lett általános. A sugárhajtású gépek a negyvenes években jelentek meg, és azóta teljesen átformálták a légi közlekedést. Addig csak a leggazdagabbak engedhették meg maguknak a repülést, de ma már évente sok millió ember ül repülőgépre. A sugárhajtású gépeket nagy átáramlású gázturbinák hajtják, ráadásul gyorsabbak és csöndesebbek elődeiknél. A világ első sugárhajtású utasszállító gépe, a Comet 1952-ben jelent meg, és rögtön felére csökkentette a repülési időt. A Cometek közül azonban néhányat tragikus baleset ért, így csak az 1958-ban született Boeing 707-essel köszöntött be a sugárhajtású utasszállítók kora. Amikor 1970-ben megjelent a Boeing 747-es, sok szakember figyelte hitetlenül, vajon lesz-e az ”óriásgépnek” valaha elég utasa. Ám a ”Jumbo ” nagy befogadóképességével olcsóbbá tette a repülést, s ezzel milliószámra vonzotta és vonzza ma is az utasokat.14 A személyszállító repülőgépek elsődleges célja a személyek helyváltoztatási igényének kielégítése, emellett természetesen feladata a személyek kézi és feladott poggyászainak elszállítása. Utóbbiért a légitársaságok felárat szoktak kérni, azonban mindkét kategóriára szigorú jogi szabályozások vonatkoznak, a légi közlekedés biztonságára tekintettel.
14
Forrás: SzemTanú sorozat: REPÜLŐ GÉPEZETEK -Andrew Nahum- (fordította: ifj. Vitray Tamás) Dorling Kindersley könyv Második kiadás, Kossuth nyomda Rt. Printed in Hungary.
16
2.3Teherszállító gépek 15
A
teherszállító
repülőgép
az
utasszállító
repülőgépből
fejlődött
ki,
általánosságban véve a gyors szállítást igénylő, nagy (harc)értékű áruk mozgatására használják. Kezdetben, az 1920-as évek elejétől a polgári utasszállító gépekből átalakított gépeket gyakran mostohább körülmények között, alacsonyabb ellátási szinten kiépített repülőterekről kellett üzemeltetni. Ezen gépek még főként az utasszállítást kiegészítő csomagszállítók voltak, később a 30-as évek elejétől, a megfelelő típusok kifejlesztésével váltak igazán teheráru szállítókká. A 20. század háborúiban, főleg a második világháború előtt és annak elején nagy számban alkalmaztak civil teherszállító repülőgépeket, amik egyre nehezebben tudták ellátni a dinamikusan fejlődő harchelyzetek diktálta igényeket. Ezért a harctéri tapasztalatok alapján megfogalmazódtak a katonai teherszállító repülőgépek legfontosabb paraméterei, a velük szemben támasztott követelmények. Sebességük a világháború miatt rohamosan fejlődő motorok és hajtóművek következtében kétszeresére, háromszorosára, teheremelő képességük a sokszorosára nőtt, mint elődeiké. Ezeket a katonai teherszállító repülőgépeket a Föld minden pontján bevetették már. A világháború után alkalmazni kezdett légcsavaros gázturbinákkal, és később a gázturbinás sugárhajtóművekkel mind sebességük, mind teheremelő képességeik megtöbbszöröződtek, ezzel különféle típusaik alakultak ki. Az 1950es
évek
második
felétől egyre jobban fejlődő
civil
légiszállítási iparág szükségessé
tette,
hogy az utasszállító gépekből áruszállító változatokat
is
kifejlesszenek. Ezen gépek utastere egy órán
belül
13. ábra - An-225
átalakítható
15
13. ábra (Forrás: http://l-39.cz/_L-39/L-39_uzivatele/sssr/L-39_An-225_Buran.jpg 2012. november 19.)
17
teherszállító géppé. A 21. század elejére a légi áruszállítás fejlődése évente – az utasszállítás 5–6%-kal való évenkénti növekedésével arányosan – tovább nő.16 Fontosabb légiszállító válallatok: UPS, FedEx, DHL, Antonov Design Bureau stb. Nemzetközi szervezete az IATA (International Air Transport Association – magyarul Nemzetközi Légi Szállítási Szövetség). Érdemes megemlíteni a legnagyobb áruszállító légijárművet és ezzel együtt a világ legnehezebb repülőgépét az An-225-öt. Az An–225 Mrija (ukr.: Мрія, magyarul: álom , NATO-kódja: Cossac) a kijevi Antonov tervezőirodában az 1980-as évek második felében kifejlesztett szállító repülőgép. 640 tonnás maximális felszálló tömegével jelenleg a világ legnehezebb repülőgépe, amely maximálisan 250 t hasznos teher szállítására képes. Fizikai méreteit tekintve ugyancsak a legnagyobb jelenleg üzemelő repülőgép, az Egyesült Államokban a második világháború után épített és mindössze egyszer repült Hughes H–4 Hercules fesztávja viszont meghaladta az An–225-ét. Mindössze egy üzemelő és egy részben megépített példánya van, ez utóbbit a közeljövőben üzemképes állapotba akarják hozni.17
2.4Sportrepülőgépek A sportrepülőgépek vitorlázó és motoros kategóriákra oszthatók. 18
Vitorlázó
repülőgép.
A
gondos
áramlástani kialakítás, hosszú és karcsú szárny és könnyű építési mód jellemzi a vitorlázó fölszállni
repülőgépeket. nem
segédmotoros
képesek
Önállóan (kivéve
a
verziókat).
Indításukat 14. ábra - Vitorlázó repülőgép csörlővel vagy gumikötéllel a földről, illetve motoros repülőgépes vontatással lehet elvégezni. Motoros sportrepülőgép. A motoros sportgépeket általában dugattyús motorral forgatott légcsavar hajtja. A műrepülésre alkalmas gépeken a motor szerkezetében, az üzemanyagban, valamint a kenési rendszerben különleges megoldásokra van
16
Forrás: http://www.airmailpioneers.org/history/Sagahistory.htm 2012. november 19. Forrás: http://www.antonov.com/aircraft/transport-aircraft/an-225-mriya 2012. november 19. 18 14. ábra (Forrás: http://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Fájl:DG1000_glider_crop.jpg&filetimestamp=20080107164213 2012. november 20.) 17
18
szükség. Az ilyen gépek szerkezetét nagy igénybevétel (6–9 g gyorsulás) elviselésére kell méretezni.
2.5Mezőgazdasági repülőgépek A
mezőgazdasági
repülőgépek
a
talaj
közelében,
általában
15
m-nél
alacsonyabban repülnek, (műtrágyaszórás 12–15 m, vegyszeres porzás 3–5 m, folyékony vegyszer permetezése 1–3 m) így felszerelésük és kialakításuk a gyakran ismétlődő feladatok ellátására teszik őket alkalmassá. Feladatuk lehet a növényvédelem, amikor is vegyszertartályt, szivattyúkat és szóróberendezést építenek a repülőgépre, ill. repülőgépbe. Használhatják még kutatás–mentés, tűzoltás, a talaj, növényzet, ill. vadállomány megfigyelésére is.
2.6Speciális célú repülőgépek 19
Például erdőtüzek oltására a repülőgépet úgy alakítják át, hogy egy speciális
tartályba menet közben egy közeli tóból vizet tudjon felvenni, és a tűz fölé érve azt oltásra tudja használni.
15. ábra - Erdőtűz oltására alkalmas repülőgép
19
15. ábra (Forrás: http://s2.reutersmedia.net/resources/r/?m=02&d=20070904&t=2&i=1651319&w=460&fh=&fw=&ll=&pl=&r=2 007-09-04T185326Z_01_NOOTR_RTRIDSP_0_ENVIRONMENT-GREECE-PROTEST-DC 2012. november 20.)
19
2.7Katonai repülőgépek A katonai repülőgépeket hét fő csoportra oszthatjuk, mivel azonban ezek nem tartoznak szorosan a házi dolgozat témakörébe, így csak a felsorolásukra törekedtem. Vadászrepülőgép Bombázó repülőgép Felderítő repülőgép Légi utántöltő repülőgép Gyakorló repülőgép Különleges repülőgépek Lopakodó repülőgépek
20
Befejezés Ahogy látható, a légijárműveket többféle szempont alapján csoportosíthatjuk. A repülés múltja sokrétő, és bár csak mintegy 100 évre nyúlik vissza, igen gazdag mind információban, mind technológiai fejlődésben. A repülés jövője azonban több kérdést vet fel, hiszen a légiközlekedés fosszilis üzemanyagfelhasználásunk jelentős részéért felelős. A többszázezer tagot számláló globális repülőgépflotta jelentős környezeti terhelést ró a Földre. A mérnökök ezért folyamatosan azon fáradoznak, hogy olyan repülőgépeket fejlesszenek ki, amelyek kevesebb üzemanyagot használnak fel és hatékonyabban égetik el azt. Az eddigi munka gyümölcse számos új technológiai fejlesztés, ami hozzájárulhat a légiszállítás fenntarthatóvá tételéhez. NASA Környezetbarát Repülésért felelős részlegének vezetőjének nyilatkozata szerint a közeljövőben a repülőgépek karcsúbbá válhatnak a gyártás során használt fémek műanyagra cserélésével. A hosszú idő óta fejlesztés alatt lévő Boeing 787 Dreamliner lesz az első olyan repülőgép a repülés őskora óta, amelyet nem pusztán fémből készítettek. A gép 80%-ban szénszálas műanyagból áll majd, de a Langley már a következő generációs szénszálas kompozit anyagot is gőzerővel fejleszti, ami 10%-kal könnyebb, mint a jelenleg a piacon elérhető legfejlettebb kompozitok, és 25-30%-kal könnyebbek, mint az alumínium. Az új anyag neve PRSEUS, amely majdnem olyan vékony és formálható, mint egy darab ruha, de exponenciálisan erősebb a vázszerkezetes kialakításnak köszönhetően. A PRSEUS felhasználásával már egy kísérleti repülőgépet is megalkottak X-48B kódnév alatt, ami sokkal könnyebb és áramvonalasabb hagyományos társainál. Nem kérdés, hogy a légi közlekedés a jövőben még nagyobb teret fog nyerni, mind a személy, mind az áruszállítás tekintetében.
21
Irodalomjegyzék [1] Dr. Gáti Balázs – Koncz Imre: Repülőgép szerkezettan, Műegyetemi Kiadó, 2010. [2] Dr. Abody (Anderlik) Előd - Dóczy Lóránd - Rácz Elemér - Dr. Scholtz Gusztáv - Varga László - Veress László - Zákány Zoltán: A repülőgép és a repülés, Pósa Károly, 1942 [3] Kondor Lajos: Léghajók, repülőgépek, Kolibri Könyvek, 1977 [4] Csanádi Norbert - Nagyváradi Sándor - Winkler László: A magyar repülés története, Műszaki Könyvkiadó, 1977 [5] Wikipédia: Repülőgép szócikk, http://hu.wikipedia.org/wiki/Rep%C3%BCl%C5%91g%C3%A9p 2012. november 13.) [6] Aviation-History http://www.aviation-history.com/ 2012. november 15.)
22
