היסטורית התעופה, אוירודינמיקה, ועוד...

afik_t_king

הגדרות מילוניות בסיסיות:

תעופה: ענף העוסק בחקר הטיסה באוויר.
מטוס: כלי תחבורה אווירי.
אווירודינמיקה: ענף בפיזיקה השייך למכניקת הזורמים והעוסק בכוחות הפועלים על גופים שסביבם יש זרימת גזים.

היסטוריה של התעופה:

ימי קדם:
כבר מימים עברו, ניסה האדם לטוס. במשך מאות ואלפי שנים הוא ניסה לעוף באמצעות חיקוי הציפורים, תוך ניסויים כושלים רבים.
ישנן עדויות שכבר מלפני מאות רבות של שנים החל להתגלגל עניין התעופה, אך ישנו אדם אחד שהקדים את זמנו במאות שנים, פיתח רעיונות שלימים הפכו לפאר ושיא הטכנולוגיה, והוא לאונרדו דה וינצ'י הצייר, פסל, ארכיטקט והמהנדס. כבר במאה ה-15 שירטט ותכנן כלי תעופה עם כנפיים קבועות ואף הגה את רעיון המסוק.
עוד נסיונות רבים כאלה נרשמו בשנים הללו והם כללו דברים מגוחכים כמו שיגורים עצמיים מתוך תותחים, חיבור כנפיים מלאכותיות, קפיצות ממקומות גבוהים עם מתקנים מיוחדים (שבדרך כלל הסתיימו במוות) ועוד....

ההליקופטר של דה וינצ'י:

המאה ה-18
עידן התעופה נפתח רשמית במאה ה-18 עם המצאת הכדור הפורח ע"י האחים מונגולפייה. האחים תכננו מעין כדור ענק עם פתח בחלקו התחתון ומולו הבעירו אש (מחומרי בערה מאולתרים) אשר חיממה את האוויר, העלתה אותו לתוך הבלון והעלתה את הבלון כלפי מעלה. טיסת הכדור הפורח נחשבת לטיסה הראשונה בהיסטוריה, והיא התקיימה בפריז בשנת 1783. הכדוד טס למרחק של כ-8 קילומטרים וריחף כמה עשרות מטרים מעל לפני הקרקע.
באותה תקופה נרשמו עוד נסיונות לטיסה ואף נבנו מטוסים עם כנפיים קבועות, אך הם לא הצליחו להתרומם מעל לקרקע.

איור של הכדור הפורח הראשון:

העידן המודרני:
בתחילת המאה ה-20, הומצאה ספינת האוויר. הספינות הראשונות היו ספינות ה"צפלין" והן הכילו בלון ענק הממולא בגז קל מהאוויר שאליו חיברו תא נוסעים גדול. הטיסה הראשונה של הצפלין התרחשה בשנת 1900 והיא לה הייתה מוצלחת במיוחד. לכן, נדחה כל הרעיון בכמה שנים.
בינתיים, הומצא המטוס הראשון ע"י האחים אורוויל וווילבור רייט- פלייר. המטוס טס לראשונה בדצמבר 1903 והיה בעצם למטוס הראשון. הטיסה נמשכה שניות ספורות והשתרעה על פני כמה עשרות מטרים, אך זה היה ללא ספק אירוע התעופה החשוב ביותר בהיסטוריה.
באותה תקופה, היו נסיונות רבים לשבור את שיאם של האחים רייט, והומצאו כלי טייס חדשים כמו מטוסים ימיים, מטוסים חד כנפיים ואף מסוקים.

הפלייר של האחים רייט:

מלחמת העולם הראשונה ובין שתי מלחמות העולם:
בתקופה זו חלה התקדמות רצינית בעולם התעופה ובמטוסי הקרב וההפצצה. מטוסים רבים הוכשרו להיות מטוסי תקיפה, ואף היו מטוסים שהוכשרו לשאת פצצות ומקלעים. מטוסים חזקים יותר ומהירים יותר החלו להופיע ואיתם גם החלו קרבות האוויר הראשונים. מונחי תעופה רבים נחקקו באותה תקופה ובכלל בזמן מלחמות , ורובם מלווים אותנו עד היום.
לאחר המלחמה חל אחד השינויים הגדולים ביותר בתעופה- הופעת מטוסים העשויים ממתכת, בניגוד למטוסים שהיו עד אז שהיו עשויים מבד, נייר ועץ.
בין מלחמות העולם היו עוד אירועים חשובים:
-הטיסה הטראנס-אטלנטית הראשונה של צארלס לינדברג במטוס "רוח סנט לואיס" העמידה שיא עולמי לטיסה הארוכה בעולם- למעלה מ-33 שעות.
-אמיליה ארהארט- אחת הנשים החשובות ביותר בהיסטורית התעופה שנעלמה עם מטוסה בעת נסיון להקיף את הגלובוס.
-אסון ההינדנברג- ספינת אוויר גרמנית המלאה בגז מימן דליק ביותר נשרפה תוך שניות ספורות לקראת הנחיתה בארה"ב. הסיבה הייתה חשמל סטטי ומזג אוויר גרוע. אירוע זה סימן בעצם את סוף עידן הספינות המעופפות.
- פיתוח מטוס הסילון הראשון- ע"י מהנדסים גרמנים. המצאה זו שינתה בעצם את החיים על גבי הפלנטה. מטוסי הסילון היו מהירים, יעילים וטובים ממנועי הבוכנה הקיימי. למרות זאת, לקח זמן עד שהוא נכנס לייצור המוני בקרב מטוסי קרב ומטוסי נוסעים.
- חברות תעופה ראשונות צצו להן והחלו לשרת נוסעים בנתיבים אוויריים בתוך מדינות וגם בנתיבים בין לאומיים.

אסון ההינדנברג:

מלחמת העולם השנייה:
גולת הכותרת של מלחמת העולם השנייה הייתה "קרבות אוויר". מטוסי קרב חדשים המיועדים לקרבות אוויר נבנו ובעצם פתחו קו חדש של לחימה- לוחמה אווירית. מטוסים כמו ה"סופרמארין ספיטפייר" "מוסטנג" ו"מבצר מעופף" נשארו חקוקים בזכרוננו עד היום, והם אחד הסמלים הבולטים ביותר להתקדמות בתעופה.
המטוסים החדשים היו מצויידים במקלעים ופצצות לתקיפה קרקעית ובמנועים חדשים וחזקים במיוחד.
בתקופת המלחמה נבנו מאות אלפי כלי טייס אמריקאים, גרמנים, יפנים, רוסים, בריטים ועוד....
לאחר המלחמה נעשה שימוש ראשוני במטוסי סילון שהפכו אט אט לחלק בלתי נפרד מהתעופה העולמית.

סופרמארין ספיטפייר:

שנות ה-50-60:
שנות ה-50 ושנות ה-60 היו שנות מפתח לתעופה המודרנית כפי שאנו מכירים אותה כיום.
מטוסי הקרב הסילונים מתחילים להיכנס לנורמה ובכך בעצם מעלים את רף הרקבות האוויריים. המלחמה הקרה בין ארה"ב לרוסייה והמזרח מייצרת תוצאות יפות של לחץ מהתחרות והמירוץ לחלל מתחיל. כלי הטייס הראשון לחלל נשלח ע"י הרוסים ולאחר מכן נשלחו גם בני אדם ולווינים.
מטוס הנוסעים הסילוני הראשון מופיע- דה האבילנד קומט. מטוס המשלב תצורה של 4 מנועי סילון החבויים בתוך כנפיו. המטוס היה כושל, והיו לו 3 התרסקויות פטאליות במיוחד. בעקבות זאת, הופיע מטוס הנוסעים הרציני הראשון- הבואינג 707, שבעצם הכתיב לכל המעצבים לעתיד איך מטוס נוסעים אמור להיראות ולפעול. המטוס היה הצלחה וממנו בעצם התפתחו כל מטוסי הנוסעים הסילוניים בעולם.
הבואינג 747 פותח לאחר מלחמת ויאטנאם ובעקבות הצורך להניע מטען רב למרחקים גדולים. המטוס היה חידוש רציני בעולם התעופה. מטוסי הטורבו מניפה החדשים, המבנה הענק שיכול להכיל 400+ נוסעים, תא הטייס המוגבה ועוד דברים אחרים במבנהו הפכו אותו למיוחד במטוסים. המטוס נשאר הצלחה כבירה עד היום.
מטוס הקונקורד הביא עימו את עידן הטיסות העל קוליות לתחום מוסי הנוסעים. המטוס האירופאי טס במהירות כפולה ממהירות הקול, והוא קיצר משמעותית את דרכי הטיסה בעולם. המטוס נחל הצלחה, והשימוש בו הופסק רק בשנת 2003.
בשנת 1969 נחת האדם הראשון בחלל. "צעד קטן לאדם, צעד גדול לאנושות"- ניל ארמסטרונג.
עוד בשנים אלה:
-העידן העל קולי- ה-X-1 של צ'אק יגר נכנס להיסטוריה בתור המטוס העל קולי הראשון. אחריו כמובן באו עוד מטוסים על קוליים ומטוסים נסיוניים כמו הציפור השחורה המחזיקה בתואר "המטוס המהיר בעולם" עד היום.
- מטוס הקונקורד והטופולב TU-144- מטוסי הנוסעים העל קוליים היחידים בעולם עד כה.
- מטוסים כמו הבואינג 727 וה-737 נכנסו גם כן לשורות מטוסי הנוסעים והיו למצליחים במיוחד עד היום.

747 בצביעת הבית הישנה נושנה של בואינגאיזה יופי!)

שנות ה-70 עד היום:
מאז חלה האטה מסויימת בהתפתחות התעופה, אך עדיין לא תם ונשלם חלק זה בהיסטוריה.
מטוסים נהפכים לאט לאט לעניין של כל העם. הטיסות זולות יותר, ויותר ויותר אנשים יכולים להרשות לעצמם לטוס. הגדלת המגוון של המטוסים איפשר ניצול טוב יותר שלהם והוזלת מכירי כרטיסים.
מטוסים פרטיים הופכים לעניין לא כל כך יוצא דופן (בארה"ב לפחות...) וחברות כמו ססנה, ליר וגאלפסטרים מייצרות מטוסים קלים ומטוסים פרטיים לאנשים. ענפי הספורט התעופתי מתפתחים- מטוסי אירובטיקה ופעלולים מופיעים ומציגים בטיסות ראווה.
חברת אירבוס נכנסת לעסקי התעופה בסוף שנות ה-70, ומכניסה לשוק המטוסים את טכנווגיית FLY BY WIRE המפרידה את המערכות המכניות מההגאים של המטוס ומאפשרת יעילות גבוהה יותר וחיסכון באנרגייה ומשקל.
תוכניות חלל ממשיכות בקצב גבוה במיוחד ומעבורות חלל נשלחות לעיתים קרובות למשימות בחלל. לווינים מרשתים את החלל שלנו וחושפים עליו עובדות מעניינות, כמו טלסקופ האבל המראה לנו את עומק החלל.
מטוסי הבואינג 767 ו-757 מכניסים לעולם את ה-GLAS COCKPIT ותצוגגות ה-LCD בתאי הטייס. חידושים בטכנולוגיית המנועים מוסיפים המון לתעשייה. הקטנת הרעש, אכילת הדלק והגברת היעילות הופכים את מנועי סילון ליעילים יותר מתמיד.
כיום, חברות צ'ארטר וטיסות זולות מציפות את העולם. כרטיסים זולים וטיסות קצרות הופכות לנורמה אצל האזרחים הפשוטים. שדות התעופה ומספר המטוסים גדל בצורה משמעותית, והשמיים שלנו נעשים עמוסים יותר ויותר.

נמל התעופה JKF בניו יורק:

העתיד:
פרוייקטים עתידיים של חלל ותעופה הם גולת הכותרת של שיחות היום יום.
מטוסי קרב חדישים כמו ה-F-35 וה-F-22 נראים מבטיחים מתמיד, תוכניות חלל ארוכות טווח, ואדם על המאדים מתוכננות ברגעים אלה ממש ע"י נאס"א, מנועים חדשים כמו מנועי המגח סילון (ראמג'ט) יפעילו בעתיד כל מטוס קרב ואף מטוסי נוסעים ויקצרו לנו את הטיסות משמעותית וגם מטוסים פרטיים "משפחתיים" מתחילים לבצבץ בין ניירות השרטוטים. מי יתן והילדים שלנו יזכו לעשות טסט על איזה ליר קטן. אמן.

F-35:

אווירודינמיקה ועקרונות התעופה:

כל כלי טייס בעצם טס באמצעות כנפיים ומנועים.
ישנם ארבעה כוחות הפועלים על כלי הטייס בזמן שהותו באוויר: עילוי הכנפים (L), משקל המטוס(W), דחף המנועים (T) והגרר (D) בגלל החיכוך עם האוויר.
על מנת ליצור מצב של טיסה, המטוס חיי בלהתגבר על המשקל שלו ועל הגרר שנוצר. את זה אנו חבים למנוע של המטוס ולכנף של המטוס שנותנת לו את העילוי בצורה הבאה:

החלק העליון של הכנף מעודל יותר, והחלק התחתון ישר יותר. לפי חוק ברנולי: במקום בו יש זרימת אוויר מהירה יותר, הלחץ נמוך יותר ולהיפך.
האוויר שעובק בחלק העליון של הכנף עובר מרחק גדול יותר מהאוויר שעובר מתחת לכנף, ובגל שבטבע לא יכול להיות מצב של ריק באופן טבעי, האוויר שמעל לכנף חייב לעשור מהר יותר, וכך קורה. האוויר למעלה עובר מהר יותר והלחץ החלק העיון של הכנף נמוך יותר מבחלק התחתון מה שיוצר עילוי.

היגוי המטוס:
למטוס שנים כמה צירים:
- עילרוד- למעלה ולמטה.
- גילגול- ימינה ושמאלה על הציר האורכי.
- סבסוב- ימינה ושמאלה על הציר האנכי.
על העילרוד שולט הגה הגובה המצוי בדרך כלל בחלקו האחורי של המטוס, והוא ע"י הרמת משטח היגוי מעלה או מוריד את אף המטוס. על הגילגול אחריים ההגאים על כנפי המטוס שבעצרת פתיחת "ספויילרים" קטנים מגלגלים את המטוס על צירו האורכי. הסבסוב נשלט ע"י הגה הכיוון בזנב המטוס והוא אחראי על תיקונים קטנים לפני הנחיתה, סיבובים גדולים וגם לחלק מהתנועה על הקרקע.

סוגים שונים של מנועים נפוצים:

מנוע בוכנה:
מנוע המופעל ע"י שיטת הבערה הפנימית וע"י כך הוא מייצר אנרגייה להנעת פרופלו המניע את כלי הטיס. העיקרון של מנוע הבוענה הוא כנעת בוכנה לדחיסת תערובת דלק-אוויר לצורך יצירת פיצוצים רבים בזה אחר זה שיוצרים אנרגייה להזזת הפרופלור. הפרופלור עצמו הוא בעצם כנף שבגלל הסיבוב מקבל כוח עילוי לכיוון תנועת המטוס. כך המטוס זז בעצם עם מנוע בוכנה.
זה הכי טוב שמצאתי. פשוט וברור:

מנוע טורבו סילון:
מנוע הסילון הפשוט ביותר. הוא יעיל יותר ממנוע בוכנה במהירויות גבוהות ובגובה טיסה גבוה. העיקרון שלפיו הוא עובד הוא גם בעירה פנימית, אך כאן הסיםור שונה במקצת. מניפות ענק שואבות אוויר בצורה מתמדת ודוחסות אותו. האוויר הדחוס מגיע לתאי השריםה של המנוע ששם מוזרק דלק בתוספת של חום. נוצרים פיצוצים קבועים המשחררים הרבה אנרגייה לאחורי המנוע ונותנים בעצם את הדחף למטוס. באחורי מנוע הסילון יש גם טורבינה ליצירת חשמל לסיבוב תמידי של המנוע ולצרכים שלהמטוס עצמו.

מנוע טורבו מניפה:
דומה מאוד פטורבו סילון, רק שבמקרה זה יש לו בעצם זרמי אוויר עקיפים שלא עוברים דרך המדחסים והטורבינות. מנועים אלה הם חזקים בהרבה בגל זרמי המעקף, הם שקטים יותר ויעילים יותר. עם זאת, הם גדולים יותר ותופסים יותר מקום.

מנוע טורבו פרופ:
גם במנוע זה יש עניין של סיבוב פרופלורים, אך פה האוויר שעובר דרכו נכנס גם לטורבינות (בדומה למנוע סילון) על מנת לייצר חשמל לסיבוב המנוע ובשביל המטוס. גם פה המנוע עובד על שיטת הבערה הפנימית.

שלושת הסילונים: טורבו סילון, טורבו מניפה וטורבו פרופ:

מנוע רקטי:
מנוע רקטי הוא מנוע שבו נמצאים כל האחראים לפעולתוף ולא רדוש לו אוויר חיצוני או כל דבר אחד כדי שיפעל.
ההעיקרון הבסיסי כאן הוא דומה לבערה פנימית- עיקורן של דחיסת דלק עם חמצן או גז אחר ויצירת אנרגיה מפיצוצים ממושכים. פליטת האנרגייה מתבצעת דרך נחיר שניה צר ואז נהיה רחב שוב. דרך של הצרה-התרחבות זו מוסיפה לכוח הדחף של המנוע.
מנועים רקטים מצויים בדרך כלל על טילים, אבל גם על הרבה מטוסים נסיוניים ורכבי חלל.

סוגים שונים של כנפיים:

כנפיים ישרות:
בעיקר נפוץ אצל מטוסים קלים וקטנים. יעיל מאוד במהירויות נמוכות יחסית בגלל בעילוי הרב, אך לא יעיל במהירויות גבוהות בשל גרר. לא סוג נפוץ במיוחד של כנף בגלל חוסר יעילות כללי.

כנפיים משוכות אחורה:
סוג הכנפיים הכי נפוץ שקיים בכל סוג של מטוס כמעט. משלב בו את האווירודינמיות והיכולות למהירויות גבוהות יותר (תלוי ברמת המשיכה) הכנפיים המשוכות הן נחשבות אופטימליות לטיסה.

כנפיים משוכות קדימה:
סוג לא נפוץ של כנפיים. נמצא במיוחד במטוסי קרב נסיוניים אך לא בשימוש סדיר והמוני. היתרונות הבולטים של כנפיים אלו הן השיפורים במהירויות תת קוליות באופן התמרון וביכולות הזדקרות טובות, אבך יש לכנפיים האלה המון גרר.

כנף אליפטית:
לא סוג נפוץ במיוחד, אבל קיים במיוחד במטוסים ישנים כמו דקוטה וספיטפייר. האליפטיות היא דווקא טובה למטוסים בגלל יכולות הזדקרות טובות ומקדם עילוי גבוה, אך בתמרונים הכנף מפשלת טיפה.

כנפי דלתא:
סוג כנפיים נפוץ במטוסי קרב. הכנף עצמה לא בעלת ביצועים מדהימים בשום קטגורייה, אך היא סבירה לשימוש בכל מהירות. הכנפיים הן קצת בעיתיות בגלל בעיות של איזון משקל ומרכז כובד שנוצרות בגללן, ולכן הן לא יעילות כל כך וגורמות בעיות. למרות מהירות הזדקרות טובה ויכולות על קוליות, הכנף לא מוצלחת אך משמשת במטוסים רבים.

כנפיים מתכווננות:
כנפיים בעלות יכולת לשנות את זווית המשיכה שלהן בהתאם למצב הטיסה. כנפיים אלו נפוצות מאוד בעיקר במטוסי קרב, ונחשבות ליעילות מכיוון שהן מנצלות באופן הכי טוב את מצבי הטיסה השונים. אך עדיין הצירים והמנועים של אותן כנפיים גדולים וכבדים מאוד ולכן יש בעיה מסויימת בשיממוש בכנפיים אלה.

גוף כנף:
לא תצורה מקובלת במיוחד, אבל היא בעלת פוטנציאל רב. מדובר בגוף מטוס שהוא בעצם כנף בפני עצמו. שיטה זו יכולה להיות יעילה, והא אף הוכיחה את עצמה מספר פעמים בהיסטוריה, אבל עדיין אין שימוש קבוע והמוני בסוג זה של כנפיים.

נלקח מפורום FXP- תעופה וחלל
http://www.fxp.co.il/showthread.php?t=760569

RF

עבודה טובה!! על זה אנחנו מדברים כשהמשתמשים הוותיקים צריכים לתרום קבל ח"ח

SubMachine · טיסות סדירות הצטרף בתאריך: Oct 08, 2006 הודעות: 683

afik_t_king

תודה רבה

למרות שלא אני כתבתי את זה, זה נלקח מפורום FXP. כן כן, גם שמה יש לפעמים דברים חכמים צוחק

.

ודרך אגב, אני לא כל-כך ותיק, פשוט היו לי תקופות של ספאמים חחח.