Vliegtuig

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Vliegtuig
Fokker 100 van Helvetic Airways tijdens een landing op de luchthaven van Zürich
Fokker 100 van Helvetic Airways tijdens een landing op de luchthaven van Zürich
Aandrijving motor (meestal)
Periode vanaf 1903
Infrastructuur luchtruim, vliegveld
Doelgroep personen/vrachtvervoer
Portaal  Portaalicoon   Verkeer & Vervoer

Een vliegtuig is een luchtvaartuig dat een hogere dichtheid heeft dan lucht en in staat is een gecontroleerde vlucht te maken. Het maakt hierbij gebruik van de opwaartse kracht, lift genoemd, veroorzaakt door de lucht die met een zekere snelheid over het speciale profiel van het vleugeloppervlak stroomt.

Typen vliegtuigen[bewerken]


Geschiedenis[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie Geschiedenis van de luchtvaart voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
De eerste vlucht van de gebroeders Wright, 17 december 1903, 10.35 uur

Uitvinders waren aan het eind van de 19e eeuw bezig met het uitvinden van een vervoermiddel waarmee men gemotoriseerd kon vliegen. De luchtballon was al in 1783 uitgevonden, het zweefvliegtuig werd voor het eerst succesvol getest door Otto Lilienthal in 1891. In 1903 wisten de Amerikaanse Gebroeders Wright als eerste mensen met hun zelf gebouwde en gemotoriseerde vliegtuig, "The Flyer", een gecontroleerde vlucht te maken. Op 27 mei 1908 vloog Henri Farman het eerste vliegtuig boven België. In Nederland vloog het eerste vliegtuig op 27 juni 1909, bestuurd door Charles de Lambert. In 1910 maakte de Fransman Henri Fabre het eerste watervliegtuig, dit maakte het mogelijk grotere vliegtuigen te maken aangezien ze niet afhankelijk waren van de lengte van een vliegveld. Twee jaar later kwam Curtiss met een watervliegtuig. In datzelfde jaar werd ook het eerste experiment gedaan met opstijgen vanaf een schip door Eugene Ely.

Hoewel er werd geëxperimenteerd met het vervoer van post en passagiers, zou het vliegtuig vooral nog als sport- en stuntapparaat gebruikt worden. Vanaf 1911 gingen de Europese legers zich interesseren voor het vliegtuig met het oog op een aankomende oorlog, die zou uitlopen in de Eerste Wereldoorlog, al concentreerden de Duitsers zich nog lange tijd op de zeppelin. De Eerste Wereldoorlog werkte in Europa als een katalysator op de ontwikkeling van het militaire vliegtuig. Men begon vliegtuigen in te zetten als verkenner. Toen de vijanden vervolgens met elkaar in conflict kwamen in de lucht, kwam het jachtvliegtuig in beeld. Dit werd uitgerust met mitrailleurs op de motorkap. Door Sikorsky's experimenten met viermotorige vliegtuigen gingen bommenwerpers tot de mogelijkheden behoren. De Britse marine ging verder met het opstijgen en landen vanaf schepen, wat resulteerde in de eerste torpedobommenwerpers.

Na de oorlog kwamen veel vliegers en vliegtuigen zonder werk te zitten. Men ging de bommenwerpers ombouwen tot de eerste volwaardige passagiersvliegtuigen om de moeilijke naoorlogse jaren door te komen. Terwijl de passagiersvliegtuigen steeds beter werden, stonden de ontwikkelingen in de militaire tak nagenoeg stil. Alleen de luchtraces gaven vliegtuigbouwers de mogelijkheid om nieuwe technieken uit te proberen. Uit deze luchtracers ontstond dan ook de eerste nieuwe generatie jachtvliegtuigen waarmee de Tweede Wereldoorlog werd ingegaan. Ook deze oorlog werkte als een katalysator op de ontwikkeling. Het zweefvliegtuig werd in Duitsland tot in de finesses doorontwikkeld om het verdrag van Versailles te ontduiken. Daarnaast ontstonden er duikbommenwerpers, nachtjagers en de straalmotor werd geïntroduceerd.

Na de Tweede Wereldoorlog zorgde de wapenwedloop tussen het ontstane Warschaupact en de NAVO tot een blijvende prikkel om met nieuwe vliegtuigen te komen. De vliegtuigen moesten hoger, sneller en langer in de lucht kunnen blijven. Chuck Yeager doorbrak als eerste de geluidsbarrière, spionagevliegtuigen vlogen vervolgens tot drie maal zo snel als de geluidssnelheid. Tevens werd met de introductie van de F-16 een vliegtuig geïntroduceerd dat alleen kon vliegen met behulp van een computer, het zogenaamde fly-by-wire-principe.

In diezelfde tijd kwam ook het massatoerisme op in de westerse landen. Niet alleen werden de passagiersvliegtuigen steeds groter, zoals de Boeing 747, maar ook steeds sneller, met als hoogtepunt de supersonische Concorde. In diezelfde tijd ontwikkelde zich ook de privé- of zakenjet, zodat belangrijke zakenlieden niet gebonden waren aan vliegtijden en krappe vliegtuigen. Vlak voor het uiteenvallen van het Warschaupact en de Sovjet-Unie werd de stealth-techniek toegepast op andere vliegtuigen dan alleen de spionagevliegtuigen. De ontwikkeling van het gevechtsvliegtuig gaat sinds de val van het communisme minder hard. De Europese landen lopen tegen de enorme ontwikkelingskosten op, waardoor men gezamenlijk met moeite de Eurofighter van de grond weet te krijgen. Kleinere landen, zoals Taiwan, Israël, Korea en Zweden weten het hoofd boven water te houden door het maken van militaire vliegtuigen die gebaseerd zijn op bestaande technieken, terwijl de kosten voor de Amerikaanse F35 alleen maar oplopen. In de burgerluchtvaart gaan de ontwikkelingen echter door. Airbus kiest voor groter met de dubbeldeks A380. Boeing kiest voor zuinig en milieuvriendelijker met de 787.

Naamgeving[bewerken]

Hoewel er veel soorten luchtvaartuigen zijn, noemt men ze niet allemaal vliegtuig. Een helikopter en een autogiro (toestellen met roterende draagvlakken) gelden voor de Nederlandse wetgeving als vliegtuig. Een zweefvliegtuig echter niet. In de volksmond geldt een helikopter niet als vliegtuig en een zweefvliegtuig wel. Een luchtballon en luchtschip worden geen vliegtuig genoemd, omdat deze een lagere dichtheid dan lucht hebben.[1]

Hoe vliegt een vliegtuig?[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie Liftkracht voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Krachtenwerking op een vleugel
De bedieningsorganen en de roeren
Rollen met de rolroeren
Stampen met het hoogteroer
Gieren met het richtingsroer

Een vliegtuig kan vliegen dankzij zijn voorwaartse snelheid. De vleugel buigt de lucht die er langs stroomt af, en veroorzaakt "lift". De liftkracht is het gevolg van verschillende effecten. Veruit de belangrijkste is de reactiekracht: de lucht wordt naar beneden versneld, waardoor de vleugel naar boven wordt versneld. Daarnaast spelen het bernoulli-effect en het Coandă-effect een kleine rol. De lift compenseert het gewicht (als gevolg van de zwaartekracht) van het vliegtuig. Zolang het vliegtuig dus voldoende snelheid heeft, blijft het in de lucht. De kracht van de lift kan berekend worden met de volgende formule:

Hierin is:

L = liftkracht [N]
V = snelheid [m s-1] van de lucht ten opzichte van het vliegtuig.
ρ = dichtheid [kg m-3] van de lucht.
S = oppervlak van de vleugel.
Cl = liftcoëfficiënt.

De liftcoëfficiënt hangt af van zowel de eigenschappen van het vleugelprofiel, als van de invalshoek. Ook hoe groter de invalshoek, hoe groter de liftkracht en, zie formule, hoe groter het vleugeloppervlak of de snelheid is, hoe groter de lift is. Als nu een vliegtuig gaat landen, moet het langzamer gaan vliegen. Daardoor neemt de liftkracht sterk af (2 x zo langzaam, 4 keer minder lift, want kwadraat!), terwijl het gewicht gelijk blijft. Een beetje minder lift is gewenst omdat het vliegtuig naar beneden moet, maar om te voorkomen dat het vliegtuig neerstort, moet de lift ondanks de lagere snelheid toch ongeveer gelijk blijven. Dit kan op twee manieren: de invalshoek vergroten (door de neusstand te verhogen), of door de vleugelvorm sterker te krommen.

Het is daarom dat een vliegtuig -om te landen- langzaam vliegend met de neus omhoog komt aangevlogen. Om nog langzamer te kunnen vliegen laat het zijn welvingskleppen (flaps in het Engels) uit waardoor het vleugeloppervlak krommer en groter wordt en dus de liftcoëfficiënt weer toeneemt. Zo behoudt het vliegtuig bij dalende voorwaartse snelheid een liftkracht die gelijk is aan zijn gewicht. De schuine stand en de welvingskleppen zorgen wel voor veel meer luchtweerstand. Deze moet gecompenseerd worden met een hogere stuwkracht van de motor.

Ook de luchtdichtheid heeft invloed op het opstijgen en landen op een hoogvlakte of bij hitte, en op de lengte van de start- en landingsbaan. Op grote hoogte of bij hogere temperatuur is de lucht veel ijler en heeft het vliegtuig een veel langere startbaan nodig om zo snel te kunnen rijden dat de liftkracht groter is dan het gewicht. Bij voldoende snelheid brengt de piloot met het staartvlak de neus omhoog (de "rotatie") waardoor met de verhoogde invalshoek ook de lift op de vleugel toeneemt, hierna komt het vliegtuig los van de grond.

Laminair en turbulent[bewerken]

De stroming langs een vleugel(-profiel) zal in eerste instantie laminair zijn. Daarbij stroomt de lucht keurig in laagjes langs het vleugeloppervlak. Hoe dichter op de vleugel, hoe langzamer (gemeten vanaf de vleugel) de lucht in het laagje beweegt. Deze vorm van stroming levert de kleinste profielweerstand op. Om met minimale weerstand te kunnen vliegen en dus grote afstanden af te kunnen leggen hebben bijvoorbeeld zweefvliegtuigen een zogenaamd laminair profiel.

Laminaire stroming slaat om in een turbulente stroming naarmate hij verder over de vleugel gaat. Turbulente stroming is een stroming waarbij de deeltjes gemiddeld wel dezelfde kant op gaan, maar ook in alle mogelijke richtingen bewegen. Bij turbulente stroming is de weerstand veel groter dan bij laminaire stroming, doordat bij turbulentie de lucht wild mengt en op die manier, vanaf de grond gemeten, veel meer stilstaande luchtdeeltjes op de bewegende vleugel laat botsen dan bij laminaire stroming. Deze remmen dus de vleugel sterker af. Echter heeft turbulente stroming het voordeel dat het later van de vleugel zal loslaten (zie hieronder voor loslating). Daarom hebben moderne verkeersvliegtuigen vaak kleine, enkele centimeters grote, 'spoilers' op hun vleugels. Deze maken de laminaire stroming op een gewenst punt turbulent zodat er uiteindelijk minder stuwkracht nodig is voor eenzelfde snelheid/lift.

Uiteraard is een laminaire stroming die later loslaat nog meer gewenst; dit kan onder andere worden bereikt met zogenaamde grenslaagafzuiging. De laag lucht het dichtst bij de vleugel is de grenslaag. Als deze laag van binnen uit de vleugel weggezogen wordt op het punt dat deze turbulent wil worden, is het mogelijk de gehele stroming langer laminair te houden. Er kan hiermee bij zweefvliegtuigen een verdubbeling van de prestaties worden bereikt. Dit is al enkele tientallen jaren geleden bedacht, maar de techniek is nog niet toepasbaar door technische moeilijkheden.

Het al dan niet hebben van een turbulente stroming rond een vleugel heeft niets te maken met wat in de volksmond turbulentie wordt genoemd. Dit is namelijk het vliegen door instabiele en dus turbulente lucht en is een meteorologisch verschijnsel.

Loslating en overtrekken[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie ook: loslating
Normale vlucht en diep overtrokken vlucht

Vooral bij relatief lage snelheden en hoge invalshoeken (de hoek tussen het profiel en de luchtstroom) kan een stroming op een zeker moment niet langer het profiel volgen. De stroming laat dan los wat resulteert in een kolkende stroming boven/achter de schuinstaande vleugel. De kolkende stroming verlaagt de stroomsnelheid over de vleugel en verlaagt zo de onderdruk boven de vleugel. De vleugel verliest dus lift. We spreken in zo'n geval van een overtrokken vleugel. Een overtrokken vleugel geeft nauwelijks nog lift en veroorzaakt relatief grote weerstand. Een vliegtuig dat overtrokken raakt zal veel snelheid en hoogte verliezen. Men spreekt dan van een overtrokken vlucht of in het Engels stall. Meestal overtrekt één vleugel iets eerder dan de andere en dan valt die vleugel als eerste weg en kan het vliegtuig in een tolvlucht geraken.

Na een overtrek kan in de duikvlucht snelheid worden opgepikt om een normale vlucht te kunnen voortzetten. Onder normale omstandigheden en bij voldoende hoogte hoeft het overtrekken geen probleem op te leveren. Als het vliegtuig echter te ver doorslaat in deze overtrekking komt het in een zogenaamde 'diepe overtrek' (Eng. deep stall), te zien op de afbeelding hiernaast. In deze situatie zit het stabilo, en daarmee ook het hoogteroer, in het turbulente zog van de hoofdvleugel en zal daardoor geen lift geven. Doordat het roer ook geen lift geeft, kan de piloot het ook niet meer gebruiken om weer recht te vliegen en kan het vliegtuig dus onbestuurbaar worden. Vooral vliegtuigen met een zogenaamde T-staart, vleugels in pijlstelling en motoren achter op de romp zoals op deze afbeelding, hebben hier last van.

Belangrijk om te beseffen is dat een licht turbulente, maar niet losgelaten stroming minder snel loslaat dan een keurige laminaire stroming. Daarom zijn de meeste vliegtuigvleugels voorzien van zogenaamde turbulente profielen of van verstoorders (Eng. vortex generators), die een turbulente stroming veroorzaken. Dit zijn de kleine vinnetjes die men meestal bovenvoor op de vleugel ziet zitten. Hierdoor wordt het moment waarop het vliegtuig overtrekt uitgesteld.

Een andere voorziening is een kleinere invalshoek van het stabilo waardoor deze niet als eerste overtrekt en het vliegtuig in een voorwaartse duik omlaag duwt. Hierdoor is tevens een stabiele vlucht mogelijk. Bij een vliegtuig zonder dragende vleugels die voldoende lift leveren zoals bij de Starfighter ligt dat anders.

De overtreksnelheid is voor elk vliegtuig anders en wordt mede beïnvloed door de lading, de verdeling van de lading en de conditie van de vleugels (bijvoorbeeld ijsafzetting).

Motoren[bewerken]

Om een vliegtuig aan te drijven wordt in het algemeen een motor gebruikt. Tegenwoordig zijn er zeven typen motoren in gebruik:

Propelleraandrijving[bewerken]

Straalaandrijving[bewerken]

  • de straalmotor: compressor aangedreven door een uitlaatturbine, stuwkracht door zeer snel uitstromende hete lucht, licht en eenvoudig maar inefficiënt en lawaaierig. Tegenwoordig vervangen door de:
  • de turbofan: een straalmotor die een veelbladige propeller (Engels fan) in een grote koker met stilstaande schoepen (Eng. vanes) aandrijft, dankzij ingepakte propellers zeer efficiënt tot 1000 km/h, bovendien relatief stil dankzij langzame propellerlucht die om snelstromende uitlaatlucht stroomt, weinig afname stuw/trekkracht met toename van de snelheid. De stuwkracht wordt met name geleverd door de fan.
  • de ramjet: een straalmotor zonder compressor voor snelheden van mach 2 tot mach 6. De inkomende lucht wordt gecomprimeerd door de vliegsnelheid en gemengd met brandstof. Door kleppen komt het mengsel in de verbrandingskamer waar het wordt ontstoken. De verbrandingsgassen worden door de expansie met hoge snelheid door de uitlaat geblazen, dit geeft de stuwkracht. Door een lange uitlaatbuis te gebruiken wordt door de massatraagheid van de uitstromende lucht een onderdruk in de verbrandingskamer veroorzaakt waardoor weer nieuw mengsel wordt aangezogen.
  • de scramjet: een straalmotor zonder compressor voor snelheden van mach 5 tot mach 20.
  • de raketmotor gebruikt geen buitenlucht voor verbranding maar een meegenomen oxidator (bv. vloeibare zuurstof of ammoniumperchloraat, zoals in de Space Shuttle) en wordt vooral in ruimteschepen en raketwapens gebruikt. Bij raketvliegtuigen wordt de voortstuwing uitsluitend verkregen door een raketmotor die de machine de benodigde snelheid geeft. Deze is zo krachtig dat een vleugel niet of slechts zeer miniem aanwezig behoeft te zijn.

Geen aandrijving[bewerken]

Er bestaan ook vliegtuigen zonder motor, de zweefvliegtuigen. Bij deze vliegtuigen wordt snelheid gemaakt door onder een kleine hoek te dalen. Het is dus alsof een zweefvliegtuig steeds van een helling afglijdt. Om toch langer in de lucht te blijven, maakt de piloot van een zweefvliegtuig gebruik van opstijgende lucht: thermiek, Hellingstijgwind of golfwind. De hoek waaronder een zweefvliegtuig het beste kan vliegen is de zogenaamde (Cl/Cd)max. verhouding. Deze hoek wordt ook het glijgetal genoemd. Zweefvliegtuigen kunnen een veel hoger glijgetal halen dan passagiersvliegtuigen; namelijk rond de 60. Een glijgetal van 60 betekent dat wanneer men 1 meter daalt men 60 meter horizontaal vooruit komt.

Milieuaspecten[bewerken]

vliegtuig-condensspoor

Het gebruik van verkeersvliegtuigen heeft consequenties ten aanzien van het leefmilieu. Met name de productie van geluid, CO2 en diverse verontreinigende stoffen zijn van belang. Hieronder een overzicht van deze effecten en de inspanningen die worden gedaan om de milieueffecten te verminderen.

  • Geluidsoverlast in de omgeving van vliegvelden is vooral in westelijke landen een bron van zorg en politieke spanning. Luchtvaartautoriteiten, maatschappijen, piloten en fabrikanten van zowel motoren als gehele vliegtuigen hebben de noisefootpring (de geluidscontour op de grond) per vliegtuigbeweging significant teruggebracht sinds de introductie van straalvliegtuigen. Het succes is bereikt door technische veranderingen, maar ook door andere vliegprocedures. De wereldwijde groei van de luchtvaart veroorzaakt ondanks deze inspanningen een toename van de geluidshinder. Dat kan deels veroorzaakt worden door niet-akoestische effecten, omdat geluidshinder zoals die ervaren wordt door omwonenden niet alleen samenhangt met de geluidbelasting in de omgeving, maar ook met andere factoren;
  • Transport door de lucht wordt verantwoordelijk geacht voor 2-5 % van de wereldwijde transportemissies van het broeikasgas CO2. Ondanks een toename van de passagierskilometers blijkt de uitstoot een dalende trent te tonen.[bron?];
  • Het brandstofverbruik en de geluidsproductie van vliegtuigmotoren is sinds de introductie van large-bypassmotoren op straalvliegtuigen per afgelegde kilometer sterk afgenomen. Dit is van belang in verband met het versterkte broeikaseffect. Wegens het op den duur uitgeput raken van de oliebronnen heeft men succesvol [bron?] geexperimenteert met brandstoffen van plantaardige oorsprong;
  • Moderne vliegtuigmotoren (gasturbines) produceren CO2 en NOx. Verhogen van de verbrandingsdruk, en dus het thermodynamisch rendement, verlaagt de CO2-uitstoot maar kan een verhoging van de NOx-uitstoot tot gevolg hebben.
  • Gasturbinemotoren zijn ongeschikt voor zwavelrijke brandstoffen, daarom zijn zwaveloxides geen uitlaatgascomponent van de meeste vliegtuigen.
  • Er kan wel roet geproduceerd worden, vooral door oudere vliegtuigen. De fabrikanten van motoren proberen de uitstof van roet zoveel mogelijk te beperken door de brandstof in steeds fijnere verstuivers in meestal ringvormige verbrandingskamers te spuiten. Zo wordt de gecomprimeerde lucht zo optimaal mogelijk ingevoerd om roetvorming te voorkomen;
  • Hoogvliegende vliegtuigen veroorzaken wolkvorming, condenssporen genoemd. Twee onderzoeken (beide door D.J. Travis) in de Verenigde Staten na het driedaagse vliegverbod boven de Verenigde Staten in verband met de aanslagen van 11 september 2001 gaf een oorzakelijke aanwijzing voor een dempen van het temperatuurverloop over een etmaal van mogelijk 1,8 graden door condensstrepen. J.Hong weerlegt dit effect echter in zijn onderzoek omdat temperatuur aan de aardoppervlakte voornamelijk wordt beïnvloed door lagere wolken.

Bekende en beroemde vliegtuigen[bewerken]

Thulin Bleriot XI
1rightarrow blue.svg Zie Lijst van vliegtuigtypen voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
1rightarrow blue.svg Zie ook de lijst van vliegtuigbouwers naar land van herkomst

Het pionierstijdperk[bewerken]

De Eerste Wereldoorlog[bewerken]

Fokker.Dr.I
  • Rumpler Taube, het sterk verouderde verkenningsvliegtuig uit het begin van de oorlog met zijn karakteristieke vleugels
  • Albatros D, het meest geproduceerde jachtvliegtuig van de Duitsers
  • Fokker Dr.I, het gevreesde vliegtuig van de Rode Baron
  • Fokker E.III, de "Gesel van Fokker" met de mitrailleur die door de propeller schoot
  • Gotha G.V, de bommenwerper die de eerste bombardementen op Londen uitvoerde
  • Sopwith Pup, het wendbare toestel van de Engelsen
  • Sopwith Camel, het succesvolste vliegtuig van de Engelsen, het behaalde de meeste overwinningen
  • Handley Page O/400, de bommenwerper van de Engelsen
  • Farman H.F.20, de standaard verkenner van Frankrijk en België aan het begin van de oorlog
  • Nieuport Type 17, het Franse antwoord op de "Gesel van Fokker"
  • Spad XIII, de meest geproduceerde jager van 1917
  • Il'ya Muromets, Sikorsky's, voor die tijd reusachtige, viermotorige vliegtuig

De luchtraces[bewerken]

De eerste passagiersvliegtuigen[bewerken]

Douglas DC-3 van Swissair

De Tweede Wereldoorlog[bewerken]

Tiger Moth

De Koude Oorlog[bewerken]

Lockheed F-104 Starfighter
De Koreaanse oorlog
De Vietnamoorlog

Civiele vliegtuigen na de oorlog[bewerken]

Airbus A380

Privévliegtuigen[bewerken]

De Golfoorlog en daarna[bewerken]

Eurofighter Typhoon

Varia[bewerken]

  • In luchtvaartkringen wordt een vliegtuig ook wel een kist genoemd.
  • Onder vliegbewegingen wordt verstaan het totaal van het aantal starts en landingen op een luchthaven. Soms wordt hiervoor slechts het aantal handelsbewegingen geregistreerd, dat wil zeggen alle vliegbewegingen ten behoeve van de bedrijfsvoering van luchtvaartmaatschappijen. Daarnaast vinden er tevens lesvluchten, proefvluchten, reclamevluchten en recreatievluchten plaats.

Zie ook[bewerken]


Zoek dit woord op in WikiWoordenboek

Beluister

(info)