Loading AI tools
constructie, machine of voertuig, ontworpen om gedragen te worden door lucht, door de dynamische actie van lucht op de oppervlaktes van de constructie of object of door zijn drijfvermogen Van Wikipedia, de vrije encyclopedie
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.
| Vliegtuig | ||||
|---|---|---|---|---|
 | ||||
| Aandrijving | propeller, straalaandrijving | |||
| Periode | vanaf 1903 | |||
| Infrastructuur | luchtruim, vliegveld | |||
| Doelgroep | personen/vrachtvervoer | |||
| ||||
Zie Geschiedenis van de luchtvaart voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
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, de Wright Flyer, een gecontroleerde vlucht te maken.
Op 27 mei 1908 vloog Henri Farman het eerste vliegtuig boven België.
In Nederland steeg op 27 juni 1909 het eerste vliegtuig op. Dit gebeurde in Etten-Leur. Het vliegtuig werd bestuurd door Charles de Lambert[1]. 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 luchtraces 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.
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.[2] Ook een raket wordt doorgaans geen vliegtuig genoemd, aangezien deze niet door de atmosfeer wordt ondersteund.
Zie Liftkracht voor het hoofdartikel over dit onderwerp. Zie Start- en landingsmethoden voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
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. Bij het naar beneden afbuigen van de lucht speelt het coandă-effect een 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:
De liftcoëfficiënt hangt af van zowel de eigenschappen van het vleugelprofiel, als van de invalshoek. Hoe groter de invalshoek, hoe groter de liftkracht, zo lang althans de stroming over de vleugel blijft aanliggen. Verder, zie de formule, hoe groter het vleugeloppervlak of de snelheid is, hoe groter de lift is.
Ook de luchtdichtheid heeft invloed op het opstijgen en landen. Op grote hoogte of bij hogere temperatuur is de lucht veel ijler en heeft het vliegtuig een veel langere startbaan nodig om zo veel snelheid te kunnen maken 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.
Zie ook: Landing (luchtvaart)Als een vliegtuig gaat landen, vliegt het met een zo laag mogelijke (veilige) voorwaartse snelheid om een zo kort mogelijke landingsrol te hebben. Door de lagere voorwaartse snelheid neemt de liftkracht sterk af (2 × zo langzaam, 4 keer minder lift, want kwadraat), terwijl het gewicht gelijk blijft. Een beetje minder lift is gewenst omdat het vliegtuig met een constante daalsnelheid de landingsbaan wil naderen. De benodigde liftkracht moet -ondanks de lagere snelheid- toch voldoende blijven, want anders zou het vliegtuig te hard dalen. Dit kan op twee manieren: door de invalshoek van het toestel te vergroten, of door het profiel van de vleugel te veranderen waardoor de vleugel meer liftkracht levert. 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) aan de achterzijde van de vleugels uit waardoor het vleugeloppervlak "krommer" en groter wordt en dus de liftcoëfficiënt weer toeneemt. Zo behoudt het vliegtuig bij lagere voorwaartse snelheid een liftkracht die bijna gelijk is aan zijn gewicht. De hogere neusstand en de welvingskleppen hebben tot gevolg dat de luchtweerstand sterk toeneemt.
Als een verkeersvliegtuig na de landing met hoge snelheid op de landingsbaan rijdt, is het van belang ervoor te zorgen dat de lift verder gereduceerd wordt, anders zou het vliegtuig weer omhoog kunnen komen. Dit gebeurt met behulp van liftdumpers, kleppen aan de bovenzijde van de vleugels die overeind gezet worden. Het vliegtuig wordt tijdens de landing afgeremd door de straalomkeerders ((en) reverse thrust), lucht uit de motor wordt dan omgebogen om een negatieve versnelling (afremming) te produceren. Verder zijn er schijfremmen aangebracht op de wielen van het landingsgestel die het vliegtuig (eventueel automatisch d.m.v. autobrakes) kunnen afremmen.
De stroming langs een vleugel(-profiel) zal bij een geringe aanstroomhoek in eerste instantie laminair zijn. Daarbij stroomt de lucht keurig in laagjes langs het vleugeloppervlak. Hoe dichter op de vleugel, hoe langzamer, ten opzichte van de vleugel, de lucht in het laagje beweegt. Deze vorm van stroming levert de grootste lift op. Om met maximale verhouding tussen lift en 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 liftkracht veel kleiner dan bij laminaire stroming, doordat bij turbulentie een kleiner deel van de stroming aan de achterrand van de vleugel naar beneden wordt afgebogen. Turbulente stroming heeft echter het voordeel dat ze later van de vleugel loslaat (zie hieronder voor loslating). Daarom hebben moderne verkeersvliegtuigen vaak kleine, enkele centimeters grote, 'spoilers' op hun vleugels. Deze maken op een gewenst punt de laminaire stroming in de grenslaag turbulent zodat er uiteindelijk minder stuwkracht nodig is voor eenzelfde verhouding tussen snelheid en lift.
Laminaire stroming die later loslaat is nog meer gewenst. Dit zou onder andere kunnen 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 door technische moeilijkheden is de techniek nog niet toepasbaar.[bron?]
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.
Zie ook: loslating
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).
Om een vliegtuig aan te drijven wordt in het algemeen één of meerdere motor(en) gebruikt. Tegenwoordig zijn er acht typen motoren in gebruik:
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.
Het gebruik van verkeersvliegtuigen heeft consequenties ten aanzien van het leefmilieu. Met name de productie van geluid en de uitstoot van CO2 en diverse verontreinigende stoffen zijn van belang. Intercontinentale vluchten brengen voor passagiers en vliegtuigpersoneel bepaalde gezondheidsrisico's door straling met zich mee.[3]
Geluidsoverlast in de omgeving van vliegvelden is vooral in westerse landen een bron van zorg en politieke spanning. Luchtvaartautoriteiten, maatschappijen, piloten en fabrikanten van zowel motoren als gehele vliegtuigen hebben de geluidsvoetafdruk (de geluidscontour op de grond) per vliegtuigbeweging teruggebracht sinds de introductie van de eerste lawaaiige straalmotoren. Dat 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. Daarnaast speelt een rol dat omwonenden van een vliegveld pas werkelijk een duidelijk reductie ervaren als deze meer dan bedraagt dan 3 decibel.[4]
De geluidsoverlast vormt soms aanleiding om vliegtuigen te weren van bepaalde vliegvelden. Oudere lawaaiige straalvliegtuigen worden af en toe volledig uitgefaseerd. Zo zijn in 2002 de zogeheten ICAO Chapter 2 vliegtuigen uitgefaseerd in geheel Europa. Bovendien worden de eisen die gesteld worden aan de geluidsproductie regelmatig aangescherpt.[5] Fabrikanten van vliegtuigen moeten aantonen hoeveel geluid het vliegtuigtype maakt op basis van een geluidscertificaat.
In een enkel geval, namelijk de Concorde die supersonisch kon vliegen, stuitte het lawaai dat het vliegtuig maakte op zoveel bezwaren dat het al snel van bepaalde vliegvelden werd geweerd.
Transport door de lucht wordt verantwoordelijk geacht voor 2-5 % van de wereldwijde transportemissies van het broeikasgas CO2. Ondanks zuinigere en minder vervuilende turbofan- en turbopropmotoren, draagt de snelle groei van vliegreizen bij tot een toename van de totale vervuiling die aan de luchtvaart is toe te schrijven. Van 1992 tot 2005 stegen de passagierskilometers met 5,2 procent per jaar. In de Europese Unie is de uitstoot van broeikasgassen door de luchtvaart tussen 1990 en 2006 met 87 procent toegenomen.[6] In 2019 was de uitstoot van internationale luchtvaart met bijna 146% gestegen, vergeleken met 1990, voor de meeste transportvormen, met uitzondering van de scheepvaart, was die uitstoot juist gedaald ten opzichte van 1990.[7] Tijdens de COVID-pandemie was er een tijdelijke dip in de uitstoot.
Uitgebreid onderzoek toont aan dat, ondanks de verwachte innovaties in energie-efficiëntie voor vliegtuigframes, motoren, aerodynamica en vluchtuitvoering, er niet snel een einde zal komen aan de snelle groei van CO2-emissies van vliegreizen en luchtvracht,[8][9] dit door de voorziene toekomstige continue groei in vliegreizen.[10][11] Dit komt omdat internationale luchtvaartemissies zijn ontsnapt aan internationale regelgeving. Bovendien, vanwege de lage of niet-bestaande belastingen op vliegtuigbrandstof, heeft het luchtvervoer een concurrentievoordeel ten opzichte van andere vervoerswijzen als gevolg van lagere tarieven.[12][13] Tenzij er marktbeperkingen worden opgelegd, zal de groei van de luchtvaartemissies ertoe leiden dat de emissies van de sector tegen het midden van de 21e eeuw, bijna het volledige mondiale CO2-emissiebudget vertegenwoordigen, als de opwarming van de aarde moet worden beperkt tot een temperatuurstijging van 2°C of minder.[14]
Er is een debat gaande over de mogelijke belasting van vliegreizen en de opname van de luchtvaart in een regeling voor de handel in emissierechten, om ervoor te zorgen dat rekening wordt gehouden met de totale externe kosten van de luchtvaart.[15]
Vliegtuigen veroorzaken luchtvervuiling. Er worden deeltjes en gassen uitgestoten zoals koolwaterstoffen, koolmonoxide, stikstofoxide, zwaveloxide, lood en fijnstof die onderling en met de atmosfeer in wisselwerking staan.[16]
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 gaven 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.
Zie Lijst van vliegtuigtypen voor het hoofdartikel over dit onderwerp. Zie ook de lijst van vliegtuigbouwers
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
