Flyget

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Inledning: Människan har alltid drömt om att flyga. Drömmen är lika gammal som människan själv. Det finns därför ganska många berättelse om människor som flugit på ett onaturliga sätt.
Men en man som verkligen har betytt mycket för den moderna flygkonsten var matematikern, ingenjören, konstnären och skulptören Leonardo da Vinci och levde någon gång mellan 1400 och 1500-talet. Redan som liten drömde han om att flyga som en fågel.
Han började med att studera fåglar och fladdermöss för att få reda på hur vingen slås ut och fälls ihop, samt hur de uppförde sig i luften. Han ritade sin första flygapparat i slutet av 1400-talet och det var orienthoppen som skulle lyfta med hjälp av vingslag, precis som fågeln.
Han gjorde senare skisser på fallskärmen och helikoptern, hans fallskärm var pyramid formad. Leonardo kallade sin helikopter för helixpteron, som kommer från grekiskan helix (spiral) och pteron (vinge).
Men det skulle dröja ytterligare några århundraden innan människan fick flyga.

Historia: När man säger flyg menar man inte bara flygplan, utan helikoptrar, luftballonger och andra farkoster.
Allt började med att fransmännen Joseph och Jacques Montgolifer studerade hur röken från eldstaden steg uppåt. Därmed upptäcktes att varm luft är lättare än kall. De kom så småningom på idén att innesluta röken (varmluften) i en tunn sidenpåse.
Så år 1783 hängde de upp en linnesäck ovanför en eld gjord av halm och ull, säcken hade en omkrets på ca 33 meter. Luften i säcken värmdes upp av röken, säcken började expandera och sakta sväva uppåt. Den steg nästan till en höjd av 1800 m, svävade i 10 min och landade några km bort. Ett föremål tillverkat av människan hade flugit.
De byggde senare en större ballong som förde med sig en last på 250 kg. Till slut bar en ballong också de första passagerarna, en anka, en tupp och ett får. Fyra månader senare flög en ballong med den första människan ombord, Jean Francois Piltre de Rozier, han flög i 4 min på en höjd av 25m.
Kort efter den första ballongflygningen fyllde den franske fysikern J.A.C. Charles en gummiklädd sidenballong med vätegas, en gas som Henry Cavendish hade upptäckt när han ungefär femton år tidigare hade blandat spån av järn, tenn och zink med koncentrerad svavelsyra. Ballongen som Charles hade fyllt stannade i luften 45 min och landade 2,5 mil bort. Fördelen med vätegasen var att den var effektivare och kunde stanna i luften längre och stiga mycket högre. Nackdelen är att gasen är så lättantändlig, en liten gnista räcker. Vätegasballongerna kallades sedan charliärer i många år.
Därefter utvecklades många farkoster som följde lagen ”lättare än luft” ex. luftballonger och luftskepp.
Skillnaden mellan ballonger och luftskepp är att ballonger bara gick att manövrera i höjdled och inte i sidled, därför helt utlämnade åt vindarna. Medan luftskeppen gick både att manövrera i höjd- och sidled. De använde horisontala stjärtfenor i höjdled och vertikala stjärtfenor i sidled och de drevs framåt av propellrar.
Senare kom också zeppelinarna, som uppfanns av greve Ferdinand von Zeppelin år 1899 i Tyskland, där av namnet zeppelinare. Under första världskriget (1914-1918) använde tyskarna dem till att släppa bomber ifrån.
Zeppelinarna var byggda av tunna stålbalkar (som satt som ett skelett) innanför en hinna av något material som var tätt och inne i dem fanns vätegas, som höll dem svävande. De drevs precis som luftskeppet av propellrar.
Den största zeppelinare som byggts var Hindenburg som var 250m lång och 40m i diameter. Den exploderade i New Jersey, USA i maj 1937 under en landning, många människor omkom.
Man slutade därför bygga zeppelinarna, p.g.a. den lättantändlige vätegasen, men också p.g.a. de var så dyra jämfört med de nu billigare flygplanen som nu snabbt utvecklades. Så de dominerande luftskeppen inom transporter av passagerare fick överlämna passagerarna till flygplanen, som var mycket snabbare och säkrare.

Flygplan: Detta var en helt annan idé än luftskeppet eller zeppelinaren, som båda var ”lättare än luft” medan flygplanen var ”tyngre än luft” och behöver därför en motor. Allt bygger på George Cayleys grundläggande princip för farkoster tyngre än luft, Cayley anses av många var flygets verklige uppfinnare. P.g.a. sin revolutionerande idé 1809, som skulle komma att bilda grundstommen till våra dagens flygplan, nämligen att det skulle vara möjligt att få ett flygplan att flyga om bara planet var tillräckligt lätt och om luften kunde tvingas mot dess vingar genom att det fördes genom luften. Cayley byggde en modell, för att få det tillräckligt lätt klädde han vingarna av tyg och för att få det till gå tillräckligt fort byggde han en explosionsmotor, men tyvärr fungerade den här aldrig. Det skulle dröja ytterligare några år innan en tillräckligt kraftig motor tillverkades.
William Henson och John Stringfellow byggde 1848 en 3m lång modell med en fladdermusliknande vinge. Den hade en liten, lätt ångmaskin som drev två motverkande propellrar. Modellen var byggd efter Cayleys princip men flög endast 40m. 1890 byggde fransmannen Clément Ader också ett ångmaskinsflygplan, men han lyckades flyga 60m.
Sedan började man tänka ut en aerodynamik som skulle hjälpa vingarna att bära flygplanet.
Tysken Otto Lilienthal lyckades med ett glidflygplan och började sen arbeta med bröderna Wright.
Under tiden hade Charles Manly konstruerat och byggt den första stjärnmotorn, bränslet var bensin, den vägde 85 kg och utvecklade 52 hästkrafter. Cayleys dröm hade nu gått i uppfyllelse, men flygplanet Langleys aerodrom lyckades aldrig flyga.
Det dröjde inte länge, redan två månader senare, den 17 december 1903 gjorde bröderna Wright den första lyckade flygningen, vid Kitty Hawk i North Carolina. Motorn var en fyrcylindrig konstruktion som vägde 100 kg och utvecklade 16 hk.
De monterade motorn på ett glidflygplan, den första flygningen varade i 12 sekunder då kom planet 37 m. Fjärde flygningen gick bättre den varade i 59 sekunder och då hann planet 260 m.
Efter den dagen dröjde det inte länge innan det fanns många olika fungerande plan. T.ex. 1909 tillverkade bröderna Wright ett militär flygplan som kunde ta en passagerare, planet kunde flyga i 65 km/h och hade bensin för en flygning på 20 km.
Samma år hölls den första internationella flygdagen i Reims, Frankrike. Där många nya rekord sattes bl.a. Glenn H. Curtiss en amerikansk flygplanskonstruktör satte nytt hastighetsrekord 77 km/h. Engelsmannen Hubert Latham höjdrekordet med 155 m och fransmannen Henri Farman uthållighetsrekordet - 3 h och 5 min.
Men i vår tid är det ingenting t.ex. hösten 1961 satt major Robert M. White nytt rekord med topphöjden 65 000m och hastigheten med 6513 km/h, som är ungefär 6 Mach (5,9) med planet Bell X-15. En Mach är lika mycket som ljudets hastighet (340 m/s el. 1224 km/h).
Nu började också andra världskriget som gav flyget ett stort genombrott på den tekniska biten, man gick från tyg till lättmetall och man uppfann bättre motorer.
Nästan alla dagens plan är monoplan. Det betyder att dom bara har en vinge till skillnad från biplanen som har dubbla vingar.


Flygplanets konstruktion: Idag är det väldigt viktigt att konstruktionen är rätt för att överhuvudtaget kunna lyfta. Den ena vingen får inte vara det minsta olik den andra. Planet lyfter p.g.a. högre tryck under vingen. Det är också viktigt att alla pilot- och passagerar kabiner måste vara luftäta och klara högt tryck, som det blir när planet är på höga höjder.
Vingen är byggd så att den luft som strömmar på ovansidan får längre väg än den luft som passerar under vingen. Detta gör att luften på ovansidan måste ha högre fart än den på undersidan. Det bildas därför ett lägre tryck på ovansidan. Resultatet blir en lyftkraft på vingen, genom att kombinera vingens form, dess anfallsvinkel och fart på lämpligt sätt, blir lyftkraften tillräckligt stor.
Man styr planet med roder, det finns tre roder, ett som styr i höjdled, ett som styr i vågled och ett som lutar planet. Det som styr i höjdled är höjdrodret som sitter i planets bakdel, eller så är hela den horisontella ytan rörlig. Den som styr vågled är sidorodret. Det som lutar planet är skrevrodret.
Klaffar används vid start och landning för att öka arean och krökningen av vingen, klaffarna är placerade i vingens fram- och bakkant.

Flygplans motorer: Kolvmotorn en fyrtakts bensinmotor s.k. Ottomotorn, men förekom också som dieselmotor, den var antingen luft– eller vätskekylda. Den användes i kombination med en propeller. Motors varvtal var 2500-3000 varv/min och detta var högt för en propeller, man reducerade (minskade) därför motorns varvtal med en propellerväxel. Motorn satt monterad i flygplanets kropp eller vinge. Ett propellerplan kan endast gå till hastigheter upp emot 750 km/h. Går det fortare än så sjunker propellerns verkningsgrad kraftig.
Propellern kunde var gjord av trä som mahogny eller valnöt men vanligare var lättmetall, den hade 2-4 blad och omvandlade motorns vridande kraft till direkt dragkraft, precis som en skruv som drar sig in. Men man skiljer på dragande och skjutande propellrar, dragande är ofta inbyggda i vingens bakkant eller bakom föraren, de var placerade bakom motorn.
Kolvmotorn dominerade flygtekniken fram till andra världskriget, då man kom på bättre och snabbare motorer - reaktionsmotorn.
Jetmotorn uppfanns 1939 och den första lyckade flygningen med en jetmotor var i Tyskland den 27 augusti 1939, med planet Heinkel He-178. Det finns fyra olika jetmotorer: Ramjet, turbojet, turbofläkt och turbopropp. Alla jetmotorer använder i grunden en öppen gasturbincykel.
Fördelarna med jetmotorn är att den ger ca 80% högre effekt än en kolvmotor. Jetmotorn alstrar en kontinuerlig dragkraft och för kraftöverföringen krävs inga sådana rörliga delar som kolvar, vevstakar och vevaxlar. Motorns storlek och effekt kan ökas nästan hur mycket som helst. Jetmotorer av den här typen behöver ingen översyn förrän efter 10 000 drifttimmar. Nyare flygplan har också kommit med tystare och energisnålare motorer.
Nackdelarna är att den bara utnyttjar ungefär 20% av bränslets effekt och är i och med det en väldigt ineffektiv bränsleförbrukare.
Luften tas in i luftintaget där en viss tryckhöjning sker beroende på flyghastigheten, luften passerar genom en eller flera kompressorer, där trycket höjs innan bränsle tillförs och förbränningen sker i brännkammaren. Slutligen expanderar gasen delvis i en eller flera turbiner. Turbinerna ger bara så mycket arbete som behövs för att driva kompressorerna. All luft som tas in går genom brännkammaren och turbinen. Man har alltså en s.k. ren jetmotor.
Fläktmotorn (turbofläkt), en viss del av luftflödet, by-passflödet, går genom en del av kompressorsystemet och sedan förbi motorn för att blandas med kärnflödet före munstycket. I den första kompressorn sitter den s.k. fläkten, den är stor, rund och har en massa blad vinklade diagonalt.
Rammotorn (ramjet), har i princip, ungefär samma arbetsprocess som turbojetmotorn men är betydligt enklare. Den saknar rörliga delar och kompressionen av intagsluften sker uteslutande genom den ramverkan som erhålls i luftintaget vid höga farter. Motorn måste därför komma upp i ljudfart för att ge drivgas med rimlig bränsleekonomi. Den kan ej användas vid starten. Den kombineras därför bäst med turbojetmotorn för höga överljuds farter. Används därför främst till vapen som kärnstridsspetsar och andra raketer.

Användningsområden: Flygplanen idag har många användningsområden, det vanligaste är passagerarflyg - trafikflyg. Det finns stora passagerarflyg som t.ex. Boeing 747 som kan ta 500 passagerare men det finns också mindre plan som Saab 340 som bara kan ta 39 passagerare.
Ett annat användningsområde är krigföring. Flygvapnet idag är det absolut effektivaste och farligaste vapnet på vår planet som finns. De vanligaste planen bland militärplan är attack-, jakt-, spaning-, bomb- och transportflyg. Dessa utvecklas hela tiden mycket snabbt med ny teknologi. Ett exempel är det amerikanska stealth-bombplanet B-2 som ger ifrån sig mindre radarreflektioner än en kolibri, men ändå har en vingbred på 52 m. Detta gör den (nästan) omöjlig att upptäcka.
Sen finns det transportflygplan, som idag är en nödvändighet för dagens samhälle. Det som förr i tiden tog nästan en månad att transportera med båt tar idag bara ca 7 timmar med flyg. Planen transporterar t.ex. mat och post men också mycket annat.
Flygplanen kan också användas till reklam på t.ex. festivaler, där man fäster en banderoll med text längst bak på planet.

Trafikflygets utveckling: Först med att transportera passagerare var zeppelinarna eller luftskeppen, men dessa slutades använda p.g.a. den lättantändliga vätegasen.
På 1930-talet började det förekomma flygbåtar för resor över haven. Den första flygbåten var Dornier DO X den hade 12 motorer och kunde ta 100 passagerare.
Det amerikanska Boeing var först med världens riktiga trafikflygplan. Det första jetdrivna passagerarflygplanet kom 1957 från Storbritannien och var De Havilland Comet 1, men det togs senare ur bruk p.g.a. för många haverier. Men idag är jetplanen helt dominerande.
Det första passagerarflyg att nå överljudsfart var Concord, som kom 1969, resan Paris - New York tar ca 3 ½ h, planet kan ta 140 passagerare. Concord är väldigt dyra så de enda flygbolagen som har råd med Concord idag är Air France och British Airways.

Helikoptern: Som sagt var Leonardo da Vinci den första att rita eller skissa en helikopter, hans helikopter var spiralformad, men byggdes aldrig.
Även George Cayley försökte konstruera en helikopter. Han byggde en snurra, av blad i tenn, den kunde stiga 30m upp i luften.
Men den förste helikoptern som flög i full skala byggdes 1907 av Louis Breguet.
En helikopter idag har många egenskaper, den kan flyga hur som helst: rakt upp, rakt ner, bakåt, åt sido...