Flygplan

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Flygplan, ja, vad är ett flygplan?

Det finns inget direkt svar på vad ett flygplan är. De flesta av oss människor hade nog sagt att det är en farkost som flyger och används som transportmedel för människor och gods. Njaa, delvis rätt, ett flygplan kan användas till mer men samma plan kan inte behärska allt. Exempel på olika flygplan är:

- Ekranoflygplan
Ett Erkanoplan utnyttjar maximalt de fördelar som uppstår när man flyger på låg höjd, bara några få meter över marken. Sådana flygningar är mycket energisnåla och vingarna på ett ekranoflygplan behöver långa, ändå så kan de flyga lika snabbt som ett vanligt flygplan med mindre energiförbrukning. Flygningar som sker med ekranoflygplan kan bara ske över vatten med tanke på des flyghöjd, de är också oerhört säkra, då de inte kan störta för de befinner sig redan vid marknivå. När ett flygplan flyger så lågt som detta plan inträffar två saker. Det byggs upp en luftkudde mellan vingarna och marken som starkt ökar lyftkraften jämfört med vanliga flygningar. Det andra som händer är att det kommer virvlar i ytterkanten av vingarna som avsevärt minskar luftmotståndet.
Ekranoplanen utvecklades för att vara ett spionplan med har nu övergått till att transportera människor.

- Propellerflygplan
Ett propellerflygplan drivs genom luften med hjälp av antingen en propeller då den är placerad mitt i nosen av flygplanet eller så har flygplanet två propellrar då de är placerade på vars en vinge. De flesta propellerflygplan drivs med hjälp av en kolvmotor men det finns även propellerflygplan som drivs med hjälp av en jetmotor som i sin tur driver själva propellern. Den typen av motorer är mycket starkare än vanliga propellerflygplan som drivs med kolvmotor. Propellerflygplan var den första typen av flygplan som bröderna Wright konstruerade och därmed var det första flygplan som flög. Bröderna Wrights propellerflygplan fick namnet ”The flyer” och flög sin första flygning i 12sek innan det landade igen. Den första flygningen var då gjord. Principen är den samma då som nu. Den största skillnaden på dagens plan och på planet som bröderna Wright byggde är att man har omplacerat olika saker så det ska bli smidigare att flyga flygplanet.

- Jetflygplan
Jetflygplan får sin drivkraft genom jetmotorer, det kan vara allt ifrån en jetmotor upp till 4 jetmotorer. Jetmotorerna är oerhört starka och därför får flygplanet en oerhörd lyftkraft därför kan plan med jetmotorer vara mycket större än exempelvis ett vanligt litet enmotorigt propellerflygplan. De flesta moderna flygplan idag är jetmotordrivna. Nästan alla militära flygplan är Ett jetflygplan, det är för militären vill att planen ska vara snabba och att de ska kunna ha med sig ton med material. Typexempel på plan som går riktigt snabbt är krigsflygplan. De är inte speciellt stora men syftet för ett krigsflygplan är inte att kunna lyfta mycket utan att kunna ha hög fart och att det ska vara lätt manövrerade och därför ställs det mycket höga krav på en pilot som kör ett blixtsnabbt stridsflygplan, som kan gå i nästan 4000km/h, eller ett vanligt passagerarplan. Det är särskilt krävande för piloter när man utövar en såkallad dog fight. En dog fight är när två stycken stridsflygplan försöker skjuta ner varandra. Då utsätts piloten för höga g-krafter som kan vara dödliga om man inte kan hantera det.


- Flygmedicin
Flygmedicin är de påfrestningar och störningar som människan utsätts i en sådan extrem miljö som vissa, speciellt stridspiloter, utsätts för. De flygmedicinska problemen är främst när planet gör hastiga rörelser och då utsätts kroppen för förändring av rörelsehastighet och rörelseriktning, såkallad accelerationskrafter och g-krafter. När man stiger med ett flygplan så sjunker syrets partialtryck och då får inte kroppen tillräckligt med syre. Det gäller bara om man stiger över 3000m (BCL, bestämmelser civil luftfart har som krav att syrgas måste medtagas vid flygning över 3000 m och måste användas var 30:e minut). Utsätts man då för syrebrist så leder det till nedsatt prestanda och nedsatt omdöme och tillslut medvetslöshet. För att undvika detta så andas man in 100 % syrgas och därmed kan man upprätthålla fullgod syresättning ändan upp till 18 000m. Gaser som finns inne i kroppen expanderas och kan ge upphov till buksmärtor och cirkulationsstörningar. Detta händer bara för att gaserna är inneslutna i kroppen. För luft i mellanörat och näsans bihålor brukar inte ge några problem för de är sammankopplade med svalget och därför sker en tryckutjämning omedvetet. Är man då på en höjd över 7000m så kan man råka ut för gasbubblor inne i ådrorna som bildas i kroppen med hjälp av fysiologiskt löst kväve som blir gasbubblorna. Detta brukar leda till tryckfallssjuka. Tryckfallssjukan slår till mot dem som utsätts för allt för hastiga tryckminskningar utanförkroppen och trycket är lågt uppe på höjder som 7000m. De som drabbas av tryckfallssjukan drabbas av smärtor i de stora lederna eller i bröstet. Gasbubblorna som cirkulerar runt i kärl kan orsaka proppar i mindre kärl som kan leda till tragiska följder så som förlamning och medvetslöshet. Men hur kan man ändå flyga på höjder runt 11-12km upp? Jo, Flygplanen är försedda med tryckkabin så det finns ingen risk för syrebrist, gasexpansion eller tryckfallssjuka.
Om det skulle bli ett hål i flygplanet när man flyger på Ex. 10000meters höjd så sker ett snabbt tryckfall. Detta är oerhört farligt för passagerarna. Om inte syrgas tillförs inom ett fåtal minuter så inträder hjärndöd. Hjärnan får inte tillräckligt med syre. Därför finns syrgasmasker installerade i samtliga flygplan som är försedda med tryckkabiner. Vid plötsligt tryckfall uppträder dessutom kraftig dimma eller kondens. I och med att varm och kall luft möts så blir det automatiskt dimma inne i flygplanet. Många passagerare blir rädda utav dimman och tror att det börjat brinna i flygplanet men det är helt ofarlig dimma. Pilotens främsta uppgift vid tryckfall är att få ner planet till en höjd under 3000m. Det innebär att piloten gör en störtdykning och har motorerna på max för att så fort som möjligt komma ner i en syrerik höjd.


G-krafter

Jordens gravitation är en g-kraft. Detta innebär att jag väger 70kg i normal gravitation. Om jag belastar ett flygplan med 2g innebär det att jag väger dubbelt så mycket dvs. 140kg. Om vi då skulle säga att jag var stridspilot och skulle belasta flygplanet med 9g så skulle det innebära att min kroppsvikt skulle öga med 9ggr 70 kg (630kg). Detta innebär också att mitt hjärta inte skulle kunna pumpa runt blodet som jag har i kroppen.
När man utsätts för g-krafter så trycks man ner mot sätet och blodet mot fötterna.

I moderna stridsflygplan så kan piloten utsättas för mycket höga tyngdaccelerationer, så kallade g-krafter. Speciellt när piloter gör olika svängmanövrer och vid upptagning efter en dykning. När g-krafterna blir för höga så orkar inte hjärtat med att pumpa upp tillräckligt med blod upp i hjärnan och ett tidigt symptom på att man råkar ut för detta är att synfältet minskar (tunnelseende), att det börjar svartna för ögonen. Minskar man då inte g-krafterna så kan man råka ute för synförlust, en så kallad blackout, senare medvetslöshet. Man kan träna upp att behärska höga g-krafter genom att träna in speciella andningsmetoder och genom speciella muskelspänningar. Piloter i stridsflygplan bär g-dräkter så de klarar av g-krafter upp till 9-g under korta perioder.

- Flygets miljöeffekter
Flygplan är också en miljöbov. En sak som förstör miljön vid flygplatser är bullret som kommer ifrån alla motorer på flygplanen. Man har dock fått ner jetmotorernas ljudnivå med ca 20decibel sen 1970 och man gör fortfarande framsteg. Dessutom kan man känna lukten av fotogen, som är flygplanets bränsle, långt ifrån flygplatsen. I Sverige så är inte markföroreningar så vanliga utav flygplan, vägtrafikens utsläpp är större här i Sverige, fast de finns. Ändå så släpper flygplan ut kväveoxid, kolväten och sotpartiklar och koldioxid. Över norra jordklotet så beräknas flyget årligen släppa ut kväveoxid till en summa av 1 miljon ton och 400000ton kolväten. Flyget har en mycket stor inverkan på ozonlagret. Det är främst plan som flyger på mycket höga höjder som släpper ut gift som har negativa effekter på ozonlager som är livsviktigt för vår överlevnad.
Andra ställen där flygplanen förgiftar vår miljö speciellt är vid flygplatserna.
Man håller på att utveckla mer effektiva och mindre miljöfarliga motorer för att inte skada miljön.

- Flygplanets historia
Leonardo da Vinci var den person som på riktigt började fundera över hur människan skulle kunna flyga som fåglarna. Han gjorde en skiss som idag liknar en helikopter. Hans dröm blev inget annat än en skiss. Det blev istället bröderna Mantgolfier som fick den första människan att verkligen flyga på riktigt. De använde sig av en metod som man idag kalla ”lättare än luft”. De använde sig av en varmluftballong. Eftersom varmluft är lättare än kalluft så stiger det automatiskt. Bröderna Mantgolfier värmde då upp luften inne i ballongen så att ballongen steg. De hade ingen kontroll över styrningen så de fick förlita sig på vindens krafter. Ballongen fick då ingen praktisk betydelse i och med att den inte kunde styras dit man ville.
Det var istället på mitten av 1800-talet då man hade utvecklat ångmotorerna då man kunde försöka sig på att montera på en motor på en flygfarkost. Och mannen som gjorde om teori till praktik var fransmannen Henri Griffard. Han byggde en avlång ballång som han monterade på en ångmotor på 3hk som i sin tur drev en propeller. Den 24 september 1852 gjorde Griffard en 27km lång premiärflygning.
Det var många som experimenterade med att försöka få farkoster som var tyngre än luften att flyga. Många försök och lika många misslyckanden gjordes tills brödraparet Wright gjorde en flygning med sitt plan Flyer1. Flyer1 flögs i 12 sekunder och kom 36 meter. Flyer1 drevs av 2 motor drivna propellrar och maxhastigheten för flyer1 var 48km/h och det var en man vid namn Orville som var pilot på den första flygningen. Han fick luta sig från sida till sida för att styra planet. Det var den första flygningen som gjordes med en farkosts som var tyngre än luften själv.

Den första Svenska flygningen genomfördes i Gärde i Stockholm, med ett s.k. vision-biplan, den 23 augusti 1909. Flygningen genomfördes på tre minuter, 10-15meter över marken. Flygplanets utveckling har sen dess bara fortsatt rakt uppåt. Snabbare, säkrare och större plan har utvecklats.
En tidsperiod då flygplanen utvecklades enormt var under första världskriget. På bara några år så kunde man få upp planen i 200km/h. Flygplanet var ett viktigt redskap i första världskriget. Även idag så är flygplanet ett måste om man ska ha ett försvar. Militärflygplanen idag är oerhört avancerade och proppfull med teknologi. Flygplanen idag kan se ut på många olika sätt och uppfylla oerhört många syften. Från att bara vara ute och glida och känna sig som en fågel för en dag till att släcka livsfarliga bränder i stora skogar.


Aerodynamik

Aerodynamik är läran om luftens strömning kring t.ex. flygplan. För att minska luftmotstånd måste man bygga flygplan strömlinjeformade. De viktigaste krafterna för flygplan är lyftkraft och luftmotstånd. För att skapa bästa möjliga förutsättningar forskar man ofta i vindtunnlar där man försöker utveckla aerodynamiken kring fordon. Principen för hur ett flygplan kan flyga är ganska enkel. Vingens ovansida är välvd uppåt medan vingens undersida är mer rak. Detta innebär att luften på vingens översida har längre väg att färdas än vingens undersida. Då blir det ett undertryck på vingens ovansida och ett övertryck på vingens undersida. Lyftkraften på vingens ovansida är 2/3 medan har 1/3 dels lyftkraft. Det blir då en sugkraft på vingens ovansida så att planet sugs uppåt. Detta kan tydligt märkas om man tillexempel flyger Boeing 747, Jumbojet där vingarna är enormt stora. När detta stora flygplan taxar, när flygplan kör på marken, kan man tydligt se hur vingarna riktigt hänger ner mot marken. När flygplanet ökar farten och når V1 så ser man hur vingarna riktigt sugs uppåt och det ser man oerhört tydligt när man ser det.


Metrologi

Läran om atmosfärens fysik och kemi. All flygning är mer eller mindre väder beroende. Lyften i atmosfären består av torr ren luft, vatten och föroreningar. Den torra rena luften består av 78 % kväve och 21 % syre. Den återstående procenten upptas av ett femtontal gaser av vilka koldioxid och ozon har stor betydelse för atmosfärens värme hushållning(växthuseffekt). Föroreningar består oftast av små saltpartiklar från haven och förbränningspartiklar från t.ex. bilar och skorstenar.
Flygplan flyger i den lägre delen av atmosfären som kallas för troposfär och tropopaus. Troposfären och tropopausen är från 0 upp till ca 18km. I detta område sjunker temperaturen med höjden. Vid ca 10km höjd är temperaturen -60 C. I skiktet mellan 0 och 6km sjunker temperaturen med ca en grad varje hundrade meter man stiger. Skulle man då vilja flyga segelflygplan en varm sommardag och 20 C vid marken så innebär det att redan på 2000m höjd, som är en vanlig höjd för segelflygplan, så är det 0 C. Allt väder finns inom troposfären. Detta innebär att moln, nederbörd, isbildning, åska m.m. finns upp till ca 10km höjd. Flygning över 10km behöver inte bry sig om väder i.o.m. att det inte finns nått väder över ca 10km höjd.

Siktförhållanden under flygning är mycket viktigt för pilotens beslutsprocess vid t.ex. landning. Moln bildas huvudsakligen av 2 processer. 1 avkylning, 2 fuktighetstillförsel. Låt säga att vi har varm fuktig luft, så kallade termikblåser som segelflygare använder sig av för att vinna höjd, som då stiger. Denna termikblåsa stiger så länge den omgivande luften är kallare än själva termikblåsan. När sen termikblåsan har nått en höjd där den omgivande luften har samma temperatur som termikblåsans uppstår kondensation och moln bildas.

Ni har säkert sett kondensstrimmor efter flygplan som har färdats på höga höjder. Det är varm luft som kommer från jetmotorerna och som omedelbar avkyls av den kalla luften som finns uppe på dessa höjder. Man kan då säga att molnet som bildas efter flygplanet har bildats på kemisk väg.
Det absolut farligaste molnet för flygning är CB(cumulus nimbus) moln. Här bildas kraftig turbulens, isbildning, åska och hagel. För att få en uppfattning av energimängderna i sådana moln kan nämnas att i ett kraftigt åskmoln så finns det 10ggr mer energi än den atombomb som man släppte över Hiroshima under andra världskriget. I detta CB moln finns både uppåt och nedåt gående vindar. Normala hastigheter för dessa vindar är 5-20m/sek. Skulle du då hamna i ett sådant moln med uppåtvindar som bär dig uppåt med en hastighet av 20m/sek så finns risken att du hamnar på högre höjder än vad kroppen tål utan syrgas. Detta kan vara direkt livsfarligt för människan. Övergången från kraftiga uppåtvindar till kraftiga nedåt vindar medför enorma påfrestningar på flygplanet som i extrema fall kan brytas sönder. Efter som temperaturen sjunker med höjd bildas is, hagel, i nederbörden i dessa moln. Detta hagel kan åka ”hiss” upp och ner ett antal gånger innan de träffar marken. Ju fler gånger vattendroppen åkt ”hiss” ju större blir haglet. Tänk dig då om du skulle flyga i denna omgivning i ca 800km/h och bli träffad av hagelkulor som kan totalförstöra flygplanet.

- Flygplanets konstruktion
Flygplanen har ungefär samma uppbyggnad nu som när bröderna Wright byggde det första fungerande flygplanet. Visst har det förändrats men grunderna är fortfarande de samma. En av flygplanets vikigaste delar och som gör ett flygplan till just ett flygplan är vingarna. Vingarna gör så att flygplanet kan lyfta från marken och hålla sig i luften. Vingarna har en speciell form som är oerhört vikig för att bära upp flygplanet. Vingarna har en form så att när luften strömmas mot vingarna så får luften som strömmas över vingen en länge väg att färdas än luften som strömmas på undersidan. Det skapas ett sug uppåt, lyftkraft, så flygplanet sugs uppåt. Man måste nå upp till en viss fart för att lyftkraften ska bli tillräckligt stark för att suga upp flygplanet, beroende på hur tungt och stort ett flygplan så varierar lyftfarten mellan olika flygplan. Vid en landning, när planet ska ner på marken igen så drar man ner gasen så det inte strömmar lika mycket luft förbi vingarna. Lyftkraften finns fortfarande men piloten kan reglera den genom att gasa för att få mer lyftkraft.

Om man skulle ha för låg fart eller att nosen ligger för högt och planet lutar bakåt störs luftströmmarna och ett stall uppstår. Stall är att strömningen övergår till virvlar istället för jämna strömningar. Flygplanet tappar då lyftkraft och sjunker snabbt. Det kan gå ännu längre om man har otur så att man inte ens kan få tillbaks lyftkraften. I moderna flygplan finns det automatiska system som hjälper piloten att hålla tillräcklig fart på flygplanet. Det finns också system som när det är för låg fart så förs styrspakarna framåt och drar automatiskt på mer gas för att öka hastigheten.


Cockpit

Cockpiten är den plats där sällan ”vanliga” människor får någon insikt i. Cockpiten är pilotens arbetsplats och där alla instrument är placerade. Det finns över 200olika instrument som har sin specifika uppgift för att göra flygning till ett säkert färdmedel. Man kan dela in alla instrument i tre stora grupper, flyginstrument, navigationsinstrument och motorinstrument. Under 80-talet så kom det fram fler instrument och mer avancerade instrument som krävde fler än en pilot därför började man under 80-talet använda två piloter i större plan. Flyginstrumenten är de instrument som har med flygplanets läge att göra, så som kurs, fart och höjd m.m. De absolut vikigaste instrumenten finns på panelen framför piloten och det är fartmätare, höjdmätare, variometer, horisontgyro och girindikator.
Fart mätaren håller koll på flygplanets hastighet i luften.

Höjdmätaren visar vilken höjd flygplanet befinner sig på, genom att mäta trycket i luften så kan den räkna ut vilken höjd flygplanet är på.
Variometern hjälper piloten att hålla rätt sjunkhastighet eller rätt stigningshastighet, samt att hålla planet på rätt höjd. Variometern visas oftast i fot/minut och sitter precis vid höjdmätaren. Grindiktatorn visar hur mycket flygplanet svänger. Piloten kan alltså direkt se vad som händer genom att titta på instrumentet. Horisontgyro är ett av de viktigaste instrumenten som piloten har till sitt förfogande. Instrumentet visar hur mycket planet lutar då man svänger planet. De är mycket viktigt att hålla koll på lutningen vid svängningar. När det är mycket dålig sikt så är det oerhört svårt att känna hur mycket planet lutar. Men man ser direkt hur mycket och åt vilket håll planet lutar åt på horisontgyrot.

Det finns ett antal olika instrument som hjälper piloten att hitta rätt uppe i luften, så piloten flyger i rätt riktning och hela tiden veta var flygplanet befinner sig. Det gör man med hjälp av flygfyrar. Flygfyrarna sänder ut signaler som uppfattas av nav-instrument. Nav-instrumenten är placerade på panelen och det finns 3st olika typer av nav-instrument.
1. Nav-instrument som visar kurs och position.
2. Nav-instrument som kurs i förhållande till fyren
3. Nav-instrument som används vid landning. Flygfyrarna är då placerade precis innan landningsbanan. Nav-instrumentet visar då var planet ligger i förhållande till landningsbanan
Det finns ytterliggare ett nav-instrument som kan finnas. Det är ett radiokompass som är mycket mer noggrannare än vanliga kompass.

Det finns också instrument som visar att allt står rätt till i motorerna på flygplanet. På ett jetdrivet flygplan finns olika sensorer inne i motorn som är kopplade till instrument som kan läsas av av piloten. Instrumenten visar information om motorernas skick. Skulle det då vara nått fel någon stans i motorn så får piloten snabbt reda på det. EPR (Egine Pressure Ration) är ett viktigt instrument som visar trycket i motorns brännkammare. Eftersom att jetmotorer suger in luft och trycker ihop det i bränkammaren så är det viktigt att allt fungerar som det ska. EPR känner då av trycket så att allt fungerar som det ska. EGT (Exhaust Gas Temerature) är det instrument som känner av temperaturen i utblåsningsgasen. Piloten kan då lätt och snabbt få reda på viktig information om motorns skick eller om motorn är överhettad eller något annat problem. Oljetrycksmätaren är ett enkelt instrument som håller koll på oljetrycket i motorn. Brevid oljetrycksmätaren så brukar det finnas en oljetemperaturmätare som enkelt visar temperaturen som smörjoljan har.

I cockpiten finns förutom alla instrument också reglage. De vanligaste reglage är: gasreglage, som egentligen kallas för throttlar, styrspakar och strömbrytare. Gasreglagen använder man till att reglera farten på flygplanet, alltså motoreffekten. Gasreglaget är placerat mellan piloterna, på stora plan, för att båda piloterna ska lättåtkomligt komma åt reglaget. Om man skjuter fram reglaget så ökar motorns effekt och planet driver snabbare och drar man reglaget bakåt så avtar motoreffekten. Ett sätt att bromsa ett jetflygplan på är så kallad reversering. Då använder man samma et kraft fast på motsatt håll. Då sprutar jetmotorerna ut luft framåt så planet bromsar. Detta ska dock bara göras när man har planet nere på marken vid landning för skulle man göra det när man flyger så störtar planet. Reglaget som vänder kraften på motorerna finns nära gasreglaget men på säkert avstånd för att inte piloten ska förväxla de 2 reglagen.
Styrspakarena används för att styra flygplanet. Antingen uppåt, neråt, höger eller vänster. Det är monterat en ratt på styrspakarna så det ska bli enklare för piloterna. På marken använder man pedaler för att styra flygplanet. Det fungerar så att man bromsar det hjul å det håll man vill åt.
Det finns även reglage som reglerar höglyftsanordningarna, bakkantsklaffarna och landningsställen. Man kan se att i taket på cockpiten så sitter där ett antal strömbrytare. De flesta används till olika funktioner i motorerna och på vingarna till att tända olika lampor. Det finns även nödreglage som kan stänga av brinnande motorer och de reglagen är ofta placerade nära gasreglagen.

På moderna flygplan så är där oftast installerat en hel del varningssystem. De signalerar när det är några tekniska problem eller när det har skett en felaktig manövrering. Ett känt larmsystem är GPWS (Ground Proximity Warning) som varnar piloterna om planet skulle befinna sig för nära marken. Den börjar tjuta 15 sek innan nerslag. Oftast förstår piloterna att de kommit in för lågt och får göra om försöket att landa. Skulle inte piloterna göra något så leder det till att ett andra larm. De ger ifrån sig två pipande ljud, när piloterna hör det larmet så har de bara en sak att göra och det är att dra på full gas och försöka stiga så snabbt som möjligt.
Brandvarnaren på planet ger ifrån sig sirenliknande signaler, fast bara när det brinner i någon av motorerna. Efter sirenvarningen så kommer en röst som säger ”Fire in the left/right engien” beroende i vilken motor branden befinner sig. Om det skulle börja brinna inne i kabinen så hörs ingen varningssignal, för att behålla lugnet bland passagerarna. Piloterna märker det dock snabbt genom att de elektriska systemen slutar fungera utan anledning.

Skulle flygplanet ha för lite bränsle så kommer 4a pipande ...