Umfjöllunarefni

Loftfræði

Til þess að flugvél geti flogið myndar hún minni þrýsting fyrir ofan vængi en fyrir neðan þá vængirnir gera það með því að hafa þá bogna að ofan en slétta að neðan þannig loftið sem fer fyrir ofan vængin þarf að ferðast lengri leið a sama tíma og myndar þar með minni þrýsting fyrir ofan vængin en fyrir neðan.

Þegar við köstum einhverju eins og bolta þá hægir loftið á honum og á endanum dettur hann niður, þessi kraftur kallast viðnám og verkar á flugvél alveg eins og það myndi verka á boltann þess vegna þarf flugvélin hreyfla sem knýr vélina áfram .

Flugvélar eru oftast knúnar áfram af annað hvort hreyflum eða þotum, hreyflarnir knúðir af bensíni eru bognir og virka eins og vængirnir en ýta vélinni áfram í staðinn fyrir að ýta þeim upp en þotu hreyfillinn sogar loft í sig og safnar því saman á afmörkuðu svæði inní þotu hreyfilinum þar sem eldsneyti (bensín) er skotið inn og sprengt þannig að loftið hitnar og verður að komast út og skýst þá út að aftan og knýr þannig flugvélina áfram.

Fyrstu flugvélarnar

Frá upphafi alda hefur maðurinn alltaf viljað fljúga. Margir hafa reynt að búa til flugvélar eða eitthvað sem gerir okkur kleift að fljúga. Fyrst byrjuðu menn að búa til tæki sem gátu flogið en notuðu enga vél þannig þær notuðu hreinlega loftið til að fljúga en það sem kom eftir það voru tveir menn með stórkostlega hugmynd um það að búa til vélknúna flugvél og þeir menn voru Wilbur og Orville Wright eða eins og flestir þekkja þá sem Wright bræðurna. Orville sem var yngri bróðirinn var fæddur þann 19. ágúst 1871 og Wilbur sá eldri fæddist 16. apríl árið 1867. Þeir ólust upp í Henry County í Indiana og fóru í grunnskóla þar. Bræðurnir hafa alltaf verið fróðir og þegar Orville var á fyrsta ári í framhaldsskóla bjó hann til prentvél með hjálp frá bróður sínum, saman bjuggu þeir til prentunar fyrirtæki árið 1889 sem sá um fréttablaðið "West side News" í bænum. Þegar þeir urðu eldri fengu þeir hugmyndina um að búa til vélknúna flugvél, fyrst reyndu þeir að búa til svifflugvélar til þess að ná tökum á því að fljúga en síðan byrjuðu þeir að hanna flugvélina sem myndi síðar vera þekkt sem the Wright Flyer. Þeir voru búnir að hanna flugvélina en vandarmál þeirra lá í því að finna mótor sem var nægilega sterkur til að geta knúið þyngd flugvélarinnar. Þeir leituðu til bílaframleiðanda en þeir gátu ekki hjálpað þannig að þeir ákváðu að smíða sinn eigin mótor sem var búinn til úr áli og var mjög léttur, mótorinn gat knúið 12 hestöfl sem var meira en nóg fyrir flugvélina sem þurfti 8 hestöfl. Flugvélin var 6.4m á lengd og 2.8m á hæð og var 341kg með flugmanni. Flugvélin tók á loft og flaug á 43km/klst og flaug u.þ.b 37metra.

Árið 1914, rétt fyrir fyrri heimsstyrjöldina hafði Rúmeniskur maður að nafni Aurel Vlaicu hannað fyrstu málm flugvélina kölluð Vlaicu 3. Aurel Vlaicu dó í flugi á Vlaicu 2 sem var fyrra módelið af þeirri flugvél en vinur hanns Giovanni Magnani kláraði að búa til flugvélina. Flugvélinni var einu sinni flogið í 300m hringi en flaug aldrei eftir það. Henni var svo stolið af Þjóðverjum 2 árum eftir og var síðast séð á flugsýningu í Berlin 1942. Vlaicu 3 notaði stóran pinna sem að maður gat ýtt á til þess að flugvélin hreyfði sig til annað hvort hægri eða vinstri og svo var líka sett stýri á pinnann sem að stýrði því hvort flugvélin færi upp eða niður. Vlaicu hafði 2 hreyfla, einn að aftan og einn að framan sem snérust í sitthvora átt. Þetta var gert vegna þess að vélin hreyfðist sjálfkrafa í áttina sem að hreyflarnir snérust þegar hún fór hægt en þetta var jafnað út með því að setja annan hreyfil aftaná hana sem snerist í hina áttina. Seinna var fundin leið til þess að jafna þetta út án þess að hafa annan hreyfil en þetta var samt enþá notað á sumar flugvélar vegna þess að þær virtust virka betur með 2 pör af hreyflum, rannsóknir sýndu að það væri allt frá 6 - 16% öflugra að hafa 2 hreyfla. Ástæðan fyrir því að við sjáum þetta ekki á öllum flugvélum í dag er sú að hreyflarnir voru margfalt háværari heldur en staki hreyfillinn og var það oft mikið vesen að dempa hljóðin í þeim, svo gerðu þeir flugvélarnar þyngri lika. Dæmi um aðrar flugvélar sem nota þessa tækni enn í dag eru Tupolev Tu-95 og Douglas XB-42 Mixmaster.

WW1

Í byrjun fyrri heimsstyrjaldarinnar voru flugvélar frekar einfaldar en þær breyttust gríðarlega í fyrri heimsstyrjöldinni. Fyrst voru þær bara notaðar til þess að taka myndir, flytja skilaboð um stórskotalið, elta og rekja slóð Þjóðverja o.þ.h. og var sagt að flugvélar væru tilgangslausar í stríði. þegar leið á stríðið fóru menn að átta sig á því að flugvélin væri gagnleg i margt annað en bara það að taka myndir og urðu þar með 2 nýjar tegundir flugvéla til, orrustuflugvélar og sprengjuflugvélar. Það var Breska fyrirtækið Avro sem framleiddi fyrstu orrustu-flugvélarnar fyrir herinn 1913, fyrsta módelið þeirra var Avro 504 og voru 8790 eintök framleidd. Eftir það var hellingur af orrustuflugvélum framleiddar og sumar þeirra urðu mjög eftirsóttar eins og Avro K og sopwith camel en fokker Dr.1 líka þekkt sem Fokker triplane varð vinsælust. Fokker Dr.I var þróuð af Anthony Fokker árið 1917 og var uppfærsla af Fokker F.I og Fokker v.4, Fokker Dr.I var innblásin af bresku vélinni sophwith triplanes. Fokker Dr.I var ein frægasta þýska flugvél sem sást var í fyrra stríðinu vegna hversu vel hún var hönnuð og vegna flugmannsins Manfred Von Richtofen oft kallaður Rauði Baróninn. Margir óttuðust Manfred og vann hann 19 orrustur I Fokkernum. Aðeins var eitt sæti í Dr.I og þurfti þá flugmaður að stjórna vélinni og skjóta á óvinina í leiðinni með MG 08 vélbyssu framan á vélinni. Fyrstu sprengju flugvélarnar voru ekki mjög áreiðanlegar. Það voru 2 í flugvélinni einn sem flaug henni og annar sem henti sprengjunni út á hlið flaugarinnar í áttina á skotmarkinu og var það vanalega bara heppni ef flugvélarnar hittu skotmarkið . Í lok stríðsins var búið að fullkomna sprengju-flugvélarnar, þær voru mikið stærri og minna færanlegar heldur en orrustu-flugvélarnar og gátu rúmað mun fleiri sprengjur og voru mun nákvæmari heldur en gömlu sprengju-flugvélarnar. Þjóðverjarnir voru með Gotha bomber en Bretarnir voru með Handley Page bomber.

WW2

Þótt að mikil athygli hafi verið á flugvélum og þeirra þróun í fyrri heimstyrjöldinni þá léku þær ekki stærsta hlutvekið en í seinni heimstyrjöldinni voru þær með öflugustu vopnin. Í seinni heimsstyrjöldinni voru flugvélar orðnar miklu háþróaðri. Í fyrri heimstyrjöldinni höfðu flugvélarnar einfaldlega verið búnar til úr við og tau efni en í seinni heimsstyrjöldinni voru þær komnar í slétt ál, sprengju-flugvélar gátu nú sleppt sprengjum úr mun minni fjarlægð frá jörðu sem gerðu sprengjurnar nákvæmari, svo var ratsjá líka nýlega komin í flugvélar þegar seinni heimstyrjöldin hófst. Þotur byrjuðu líka að þróast í miðri seinni heimsstyrjöldinni og voru þær fyrst notaðar þar. Kosturinn við þoturnar var sá að þær höfðu þotuhreyfilinn sem gerði þeim kleift að fara mun hraðar heldur en venjulegu flugvélarnar. Bandaríkjamenn hönnuðu jafnvel flugskeyti sem elti skotmarkið á svipuðum tíma. Messerschmitt Bf 109 var þýsk stríðs vél notuð í seinni heimstyrjöldinni. Hún var sögð vera háþróaðasta flugvél þess tíma með, skrokk úr járni, lokuð af með gleri og vél betri en allar aðrar . Me 109 (eins og hún var kölluð)er sú vél samt var mest var framleitt af í heiminum. Alls voru framleiddar 33,984 flugvélar árin 1936-1945.

Blackbird SR-71 var njósnarþota frá Bandaríkjunum sem var notuð frá árinu 1964-1998. Blackbird er þekktust fyrir að vera hraðfleygasta þota allra tíma stýrð af manni. Blackbird gat farið yfir 3 sinnum hraðar en hljóðið sjálft eða um 3500km á klst. Blackbird þurfti að vera gerð úr títanium sem er málmur sem þolir mjög mikinn hita svo hún eyðileggist ekki á sekundum. Þrátt fyrir það beygluðust þær og eyðilögðust við mikla notkun.

Flugvélar á Íslandi

Flugfélag Íslands var stofnað í Reykjavík 22. mars 1919. Fyrsta flugvélin keypt af flugfélaginu var Avro 504K. Hún var keypt frá Danmörku og fylgdi með henni danskur flugmaður. Flugvélin var notuð innanlands í útsýnisflug og gátu 2 verið í henni í einu. Hvergi voru til flugvellir á Íslandi svo Vatnsmýrin í Reykjavík var gerð að einum. Flugfélagið var svo lagt niður ári eftir og var flugvélin seld en stofnað aftur árið 1928. Flugfélagið leigði flugmenn og flugvélar frá Þýskalandi. Fyrsta flugferðin frá Reykjavík til Akureyrar með var farin 1928. Fyrsti íslenski flugmaðurinn var (Sigurður Jónsson) flaug hjá Flugfélagi Íslands 1930, nýja flugfélagið fór líka á hausinn en var flugfélag Akureyra r(sem stofnað hafði verið 1937) breytt í Flugfélag Íslands árið 1940 og er það félag lifir enn í dag. Flugfélagið keypti margar fleiri flugvélar í framhaldi á því meðan annars Douglas DC 3 sem var keypt af bandaríska hernum árið 1946. Þessi gerð var mikið stærri en þær sem voru hér á landi og gat borið fleiri farþega. Flugvélin fékk fyrst nafnið Gljáfaxi og seinna nafnið Páll Sveinsson árið 1973 þegar hún var notuð í landgræðslu. Alls voru 6 Douglasar á Íslandi og voru í notkun hjá Flugfélagi Íslands fram til ársins 1973.

Beachcraft 18D og de Havilland Rapide voru fyrstu tveggjahreyfla flugvélarnar keyptar á Íslandi. Beachcraft var tekin í notkun árið 1942 og Havilland árið 1944. Þær voru báðar málaðar rauðar til þess að aðgreina þær frá herflugvélum. Báðar lentu þær í óhappi árið 1945 þegar Beechcraft brann og de havilland brotlenti í vatni. Flugfélagið byrjaði líka að kaupa sjóflugvélar vegna þess að flugvellirnir sem til voru reyndust of litlir. Fyrsta millilandaflug íslensks flugfélags var farið á Catalina pby-5 flugbáti til Skotlands 1945.

Flugnám

Til þess að verða flugmaður þarftu að fara í sér flugnám. Ef þú ætlar að vera einkaflugmaður er lágmarks tímafjöldi 45 klukkutímar, af þeim tíma eru 25 tímar með kennara og 10 einka flugstímar. Til þess að þú megir fljúga einn verður þú að vera orðinn 16 ára og síðan þegar þú ert orðinn 17 ára máttu ljúka einkaflugmannsprófi, þannig geturðu fengið flugleyfi áður en þú færð bílpróf. Bóklegi hlutinn af flugnámi stendur yfir í 10-12 vikur, þar eru kenndar 9 greinar sem eru Flugreglur, Siglingafræði, Verklag í flugi, Heilbrigðisfræði, Afkasta og áætlanagerð, Vélfræði, Veðurfræði, Flugeðlisfræði og Fjarskipti. Þessi réttindi gera þér kleyft að fljúga hvert sem er innanlands og erlendis með farþega en án greiðslu. Ef þú villt gera flugþekkingu að þinni atvinnu verður þú að að bæta við þig auka þrepi. Algengt er að flugmenn ljúki þessu námi á 1-2 árum. Flugmenn verða að standast ákveðnar heilbrigðiskröfur, 1.flokks heilbrigðisvottorð ef þú ert atvinnuflugmaður en 2.flokks heilbrigðisvottorð er nægilegt fyrir einkaflugmenn. Mælt er með því að nemar fari í læknisskoðun áður en námið hefst. Bóklegi hlutinn af náminu er hægt að taka á fyrsta ári í tækni skólanum

Framtíðar Flugvélar

Útlit og hönnun farþegaflugvéla hefur mjög lítið breyst yfir 50 ár, við notum enþá sama módel fyrir flugvélarnar, langur þykkur skrokkur með stéli við endann og vængjum fyrir miðju sem heldur annað hvort einni eða tveimur túrbínum á sitthvorum vænginum, tökum bara til dæmi fyrstu boeing þotuna 707 módelið er næstumþví alveg eins og nýjasta módelið 777 Það er ástæða fyrir því að farþegaflugvélarnar hafa lítið breyst og það er af því að þær halda mörgum farþegum, það er létt að gera við þær og allir flugvellir eru byggðir í kringum þær, þrátt fyrir það að maður sér kanski ekki svakalegar breytingar á þeim eru samt nokkrir mikilvægir eiginleikar sem hafa breyst og það eru t.d að vélarnar gefa frá sér mun minni mengun og efni sem voru of þung og þyngdi þær rosalega eru núna orðin mun léttari og sterkari. Flugvélar eins og við þekkjum þær munu breytast í framtíðinni vegna þess að næstu 20 árin er talið að það munu bætast 36000 flugvélar við allar flugvélar í heiminum sem er 92% aukning á flugflota heimsins. NASA er að hanna allskonar módel og er að rannsaka allskonar leiðir til að gera flug bæði þæginlegra og hagkvæmlegra, nokkur af þeim módelum eru DC-8 sem hefur verið notuð til að prufa öðruvísi orkugjafa með því að blanda saman lífrænum hlutum eins og plöntuolíu og kjúklingafitu við flugvéla bensín til að búa til bensín sem mengar minna, einning er D8 "double bubble" flugvél í hönnun sem hefur mjög víðanbúk til að hækka lyftikraft og langan væng sem minnkar loftmótstæðu og þyngd einnig eru 3 túrbínur á stélinu. Allskonar rannsóknir fara fram dagsdaglega um loftfræði og flug til að gera flugvélar betri og talið er að þessi nýju módel verði notuð 2030.