flyvemaskine

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Flyvemaskine. Under vandret flyvning lige ud med konstant flyvehastighed virker fire kræfter på flyet: opdrift, tyngdekraft, luftmodstand og trækkraft fra motoren. De fire kræfter virker sjældent eller aldrig i flyets tyngdepunkt (nederste tegning); normalt virker opdriften og luftmodstanden hhv. bagved og foran tyngdepunktet, hvilket resulterer i et drejningsmoment omkring tyngdepunktet i retning mod uret. Dette drejningsmoment udlignes af den nedadrettede kraft på haleplanet.

flyvemaskine, fly, styrbart, motordrevet, fastvinget luftfartøj, der er tungere end luft. Siden den første flyvemaskine fløj i begyndelsen af 1900-t. har flyvningen gennemgået en voldsom udvikling.

Den første motordrevne flyvning (1903) foregik med en hastighed på ca. 30 km/h over en distance på ca. 50 m; i 1976 fløj det hidtil hurtigste jetdrevne fly 3530 km/h (Lockheed SR-71), og i 1986 fløj en flyvemaskine for første gang Jorden rundt uden mellemlanding og luftoptankning (Voyager).

Flyets udformning afhænger af dets anvendelsesformål, idet der ligger forskellige konstruktionsprincipper bag de forskellige flytyper. Jagerfly konstrueres bl.a. med henblik på maksimal manøvredygtighed, og de har derfor relativt store rorflader i forhold til flyets størrelse.

Omvendt spiller manøvredygtighed ikke den store rolle for passagerfly, der først og fremmest konstrueres med henblik på sikkerhed, passagerkomfort og brændstoføkonomi.

Teknisk opbygning

Det konventionelle fly har en krop til nyttelast, vinger til opdrift, et haleparti til stabilisering, bevægelige rorflader i form af højderor, krængeror og sideror til styring, jetmotorer eller propeller til fremdrift og et understel til bevægelse på jorden. I det følgende vil det især være et trafikflys opbygning, der vil blive gennemgået.

Kroppen

Flyets krop (fuselage) rummer et cockpit og en kabine med plads til nyttelast i form af passagerer og gods. Kroppen er normalt en skalkonstruktion, hvori yderbeklædningen er bærende; der behøves ingen indre afstivning, hvilket giver god plads til nyttelasten. Skallen understøttes af længdelister, som er anbragt på formgivende spanter. Delene er enten nittet eller limet sammen. På kroppen er der beslag, hvor vinger, haleparti, understel, antenner og i mange tilfælde motorer er fastgjort.

Cockpittet rummer instrumenter og styregrejer. Flyets næse og frontruder er udformet til at give lavest mulig luftmodstand og bedst muligt udsyn for piloterne. Næsen rummer normalt en radarantenne. Passagerkabinen er afgrænset bagtil af et trykskot.

Gulvet understøttes af bjælker langs hele kabinens længde, og flysæderne er fastgjort til bjælkerne, så de ikke rives løs ved et eventuelt uheld. Udskæringerne til døre, vinduer og inspektionslemme er udformet således, at strukturen ikke svækkes.

En del småflys kroppe er gitterkonstruktioner. Den aerodynamiske form opnås ved at forsyne gitteret med formlister, beklædt med fx lærred eller krydsfinér.

Vingen

Flyvemaskine. Vingeformen er dikteret af flyets anvendelse. Lange, lige vinger giver stor opdrift og anvendes som oftest på langtrækkende, langsomme fly. Ved flyvehastigheder over ca. 0,6 gange lydens hastighed opstår ekstra luftmodstand pga. luftens kompressibilitet. Denne modstand kan reduceres med hhv. pilformede vinger og deltavinger; på sidstnævnte opstår en hvirvel langs vingeforkanten, der giver ekstra opdrift. I vinger med variabel geometri kombineres de forskellige vingeformers fordele. Andeflyet har hovedvingen anbragt bagest, hvilket giver en række aerodynamiske fordele ved fx langsom flyvning.

Det er opdriften på vingerne, der bærer flyvemaskinen (se aerodynamik og vinge). Vingens spændvidde, areal og udformning afhænger af kravene til flyets anvendelse, præstationer, byggematerialer, fremstilling og pris.

Den selvbærende vinge er opbygget af en eller flere hovedbjælker, der ligger på langs af vingen, og nogle tværgående ribber, som overfører kræfterne til hovedbjælkerne og giver vingens profil; yderbeklædningen optager en del af de kræfter, der virker på vingen.

På mange småfly er vingen afstivet med nogle udvendige stræbere. Mellem kroppen og vingen er der anbragt strømlinjeformede overgangsskærme til nedsættelse af luftmodstanden.

Vingestrukturen skal være stærk nok til at bære flyvemaskinens vægt samt nyttelast og brændstof; belastninger er ekstra store under start, landing og manøvrering i luften. Vingerne er fleksible, og på mange fly kan vingetipperne bevæges adskillige meter op eller ned, før der sker brud i strukturen.

De fleste flyvemaskiner er monoplaner, dvs. de har kun et sæt vinger. Monoplanerne er enten højvingede, midtvingede eller lavvingede. Et tandemfly har to sæt vinger anbragt efter hinanden, og et biplan har to sæt vinger anbragt over hinanden.

Halepartiet

består af en halefinne og et haleplan, der giver flyet hhv. retnings- og længdestabilitet. Halefinnen og haleplanet er opbygget som vingen, men er noget mindre. Nogle flytyper har under halepartiet en ekstra finne, hvis formål er at forøge flyets retningsstabilitet. Hvis haleplanet er placeret foran vingen, kaldes flyvemaskinen en canard eller et andefly.

Styring

De primære styreflader omfatter højderor, krængeror og sideror. Højderoret er hængslet på haleplanet og anvendes til at styre flyet omkring dets tværakse (eng. Pitch), dvs. til ændring af flyets flyvehøjde, alternativt er det udformet som en "all flying tail", dvs. vandret stabilizer og højderor, samt trim bevæges som en enhed.

Flyvemaskine. Figuren viser højderorets, krængerorets og siderorets betjening og virkning (angivet med rød pil). Bevæges fx højderoret opad, presses luftstrømmen skråt op over halen (angivet med sort pil), hvorved der opstår en nedadrettet kraft på haleplanet; derved forøges indfaldsvinklen og dermed opdriften på hovedvingen, hvilket resulterer i, at flyet stiger.

Krængeroret, der er anbragt på bagkanten af hver ydervinge, styrer flyet omkring længdeaksen (eng. Roll) ved at krænge flyet. På deltavingede fly har man særlige rorsammenkoblinger, således at hele bagkanten på deltavingen kan bøje både opad og nedad, f. eks når flaps går nedad sænkes begge balanceklapper også, dog i mindre grad, samtidig med at de også kan fungere normalt som beskrevet ovenfor.

Endelig bruger man på mange fly (spec. jagerfly) forvinge eller næsevinge. På bagkanten af halefinnen sidder sideroret, der styrer flyet omkring højaksen (eng. Yaw). For at lave et "rent" (koordineret) drej skal der både bruges tilstrækkelig gas, krængeror, højderor og sideror, da der ved drejning med en bestemt radius og krængning kun er én hastighed, der giver et korrekt drej.

Vælges der en bestemt hastighed og radius, er der kun én bestemt krængning, som giver et korrekt drej; krænges der for lidt, kurer flyet udad i drejet, krænges der for meget, kurer flyet indad i drejet. Ved langsom flyvning giver krængning en mærkbar luftmodstandsforøgelse på den yderste vingetip i drejet, der får flyets næse til at pege ud af drejet; der kompenseres herfor ved at give sideror til den side, som flyet drejer til. Det simple turn-and-bank instrument angiver med en stålkugle eller en luftboble i et buet glasrør om drejet er "rent".

De sekundære styreflader omfatter trimklapper, flaps, slats, slots, servoklapper, spoilers og luftbremser. Trimklapperne er monteret på bagkanten af rorene. De kan holde rorene i en ønsket stilling, så piloten ikke trættes af at skulle udøve et stadigt tryk på styregrejerne. De opdriftsforøgende flaps er anbragt på bagkanten af vingen; de anvendes ved langsom flyvning, specielt under start og landing.

Slats sidder på forkanten af vingen og åbner for slots (sprækker) der tillader luften en genvej, for at forhindre stall ved store indfaldsvinkler. Servoklapperne er som trimklapperne anbragt på bagkanten af rorene; de bevæges automatisk modsat rorudslaget og gør det derved lettere for piloten at bevæge rorene.

Spoilers er opdriftsformindskende klapper anbragt midt på oversiden af vingen. De er specielt egnede til at få flyet til at tabe højde uden at flyvehastigheden forøges. Spoilers bruges f.eks. også på trafikfly, hvor de sættes ud lige så snart flyet har sat hjulene på landingsbanen for at ødelægge opdriften, så flyet bliver på jorden, samtidigt med at bremserne aktiveres. Luftbremserne har samme funktion, men de kan i stedet være anbragt på kroppen.

Flyvemaskine. Snittegning af moderne trafikfly.

Flyvemaskine. Snittegning af moderne trafikfly.

Styregrejer

På de fleste småfly er styregrejerne og styrefladerne forbundet med kabler og skub-/trækstænger. Moderne flyvemaskiners større rorflader og højere flyvehastigheder resulterer i så store aerodynamiske belastninger på rorfladerne, at piloten ikke længere kan bevæge dem uden mekanisk hjælp. Rorfladerne er derfor udstyret med hydraulisk drevne aktuatorer, der forstærker pilotens styring.

Dette medfører, at piloten mister "fornemmelsen" med flyet, og der er under manøvrering en risiko for at overbelaste flystellet. Derfor er der indført kunstig tilbagekobling i styresystemet, således at piloten mærker en reaktion fra styregrejerne, der svarer til de manøvrer, som udføres.

Ved høje hastigheder kan der opstå en række problemer fx i form af aerodynamiske svingninger, der for et passagerfly kan gå ud over passagerernes komfort og for et kampfly kan påvirke dets evne til at holde næsen rettet mod et mål. Problemerne kan reduceres vha. automatiske styresystemer og styrehjælpemidler bl.a. i form af såkaldte yaw-dampere.

I de nyeste flytyper er den mekaniske forbindelse mellem piloten og kontrolfladernes aktuatorer erstattet med en elektronisk forbindelse. Pilotens styring går igennem en computer, der efter at have analyseret styresignalet bevæger rorfladerne svarende til den ønskede manøvre.

Denne fly-by-wire-teknologi, hvor elektriske ledninger har erstattet kabler og trisser, har betydet en væsentlig massereduktion og en forøgelse af flyets styrbarhed. Mange kampfly med fly-by-wire er fuldstændig ustabile og dermed meget manøvredygtige, men ville ikke være i stand til at flyve uden systemet, der konstant styrer flyet og holder det på ret køl.

Moderne trafikfly er ligeledes udstyret med fly-by-wire, hvilket har forbedret brændstoføkonomien, idet flyvemaskinen konstant styres optimalt af computeren. Trafikfly er af sikkerhedsmæssige grunde ikke bygget ustabile.

Understellet

anvendes til kørsel på jorden og til at optage belastninger ved landing. Kræfterne kan være ret voldsomme, da de fleste store trafikfly starter og lander ved hastigheder på ca. 250 km/h. Halehjulsunderstellet findes mest på ældre flytyper og småfly. Her er hovedhjulene anbragt foran tyngdepunktet. Piloten har på halehjulsfly et begrænset udsyn pga. flyets næse.

Næsehjulsunderstellet er det mest almindelige understel. Det har hovedhjulene anbragt lige bag tyngdepunktet. Det er noget tungere end halehjulsunderstellet og giver mere luftmodstand. Flyet er vandret under kørsel på jorden, hvilket giver piloten et bedre udsyn og gør det nemmere for passagererne at bevæge sig rundt i flyet, når det står på jorden. I forhold til halehjulsfly er næsehjulsfly stabile og nemmere at styre ved kørsel på jorden, hvilket har stor betydning ved start og landing. Styringen foregår ved at bremse et af hovedhjulene og/eller ved at dreje næsestellet.

På mange fly er understellet optrækkeligt. Det gør understellet noget tungere, men det opvejes af reduktionen i luftmodstanden. Endvidere er understellet affjedret med støddæmpere, så det absorberer landingschokket. Trafikflyenes masse og høje start- og landingshastigheder stiller store krav til hjulbremserne, der på de fleste fly er blokeringsfri. Søfly og flyvebåde har hhv. pontoner og et bådformet skrog til bevægelse på vandoverfladen.

Motorer

Flyvemaskinens præstationer afhænger først og fremmest af forholdet mellem motorkraft og flyets vægt. Først da man havde bygget en motor med tilstrækkelig motorkraft i forhold til motorvægten, blev flyvning ved egen kraft mulig.

Flyvemaskinen bliver fremdrevet af enten stempelmotordrevne propeller, jetmotorer eller kombinationer af begge. Stempelmotorer til flyvemaskiner fungerer som bilmotorer, men er fremstillet med henblik på lav vægt og er for det meste luftkølede. Det er normalt fire- eller sekscylindrede boksermotorer.

På de fleste moderne propeldrevne fly kan propellens vinkel i forhold til luftstrømmen indstilles til maksimal ydelse (se propel). Lidt hurtigere flyvemaskiner er udstyret med gasturbinedrevne propeller. Dette giver optimal brændstoføkonomi ved flyvehastigheder på ca. 500 km/h. De fleste moderne trafikfly er drevet af turbofanmotorer, hvori en stor del af den indsugede luft ledes uden om turbinen.

Efter oliekriserne i 1970'erne og med den tiltagende miljøbevidsthed drejer udviklingen af flymotorer sig især om at gøre flyvemaskinerne mere brændstoføkonomiske, mindre forurenende og mindre støjende (se også jetmotor).

Motorerne er indkapslet i skærme (naceller), der er specielt udformet til at nedsætte luftmodstanden og lede indsugningsluft til motoren. Skærmene kan fjernes, så motoren kan tilses og justeres, uden at den skal afmonteres. På nacellerne kan der være nogle klapper, der kan slås ud i jetudstødningen og vende jetstrålen fremad. Denne såkaldte motorreversering anvendes til at bremse flyet ved landing.

Motorophænget eller motorfundamentet er konstrueret således, at motorens vibrationer dæmpes og ikke overføres til kroppen. For at en motorbrand ikke skal sprede sig, er der mellem motoren og flyets struktur monteret et brandskot. Endvidere er der ofte ildslukningsudstyr inde i nacellen.

Brændstof

Flybrændstoffet er normalt anbragt i tanke i flyvemaskinens vinger. Af hensyn til flyvesikkerheden er brændstoffet tilsat en række additiver, der skal sikre, at brændstoffets kogepunkt ligger ved så høj temperatur, at der ikke opstår damplommer i brændstofsystemet i stor flyvehøjde, hvor lufttrykket er lavt.

Flybrændstoffets vandindhold skal desuden være lavt for at forhindre isdannelser i brændstofsystemet, idet temperaturen i stratosfæren er ca. −55 °C. På supersoniske fly må varmen i tankene ikke forårsage nedbrydning af brændstoffet. Se også avgas og avtur.

Materialer

I trafikfly er størstedelen af strukturmaterialerne aluminiumlegeringer; på steder, hvor der er store spændinger eller varmepåvirkning, anvendes stål- og titanlegeringer. Vinduer og vindskærme er fremstillet af akrylglas. Kompositmaterialer som glasfiber, grafit og Kevlar® bliver mere og mere almindelige i flystrukturen pga. deres lave vægt, deres stivhed og store styrke. Til gengæld er de dyre og vanskelige at reparere.

Kompositmaterialer anvendes især til styreflader, skærme, motornaceller, interiør og kabinegulve, og de udgør op mod 20% af strukturen på et moderne trafikfly. På de nyeste jagerfly udgør kompositmaterialer over halvdelen af strukturen, og mange hjemmebyggede småfly er fremstillet udelukkende af kompositmaterialer.

Flyets systemer

Moderne kamp- og passagerfly er massivt udstyret med elektroniske systemer, avionics, omfattende fx cockpitinstrumentering, nødsystemer, kontrolsystemer, autopiloter, navigations- og kommunikationsudstyr, radar og udstyr til måludpegning og elektronisk krigsførelse.

Ud over avionics er der også en række systemer, der får flyet til at fungere. Det drejer sig bl.a. om hydrauliske systemer til at drive styreflader og understel, brændstofsystemer til at føre brændstof fra tankene til motorerne, strømforsyningsanlæg i form af generatorer koblet til motorerne, og klimaanlæg, der ved flyvninger i stratosfæren sørger for, at besætning og passagerer hverken har det for koldt eller varmt og har ilt at indånde, og at der er komfortable lufttrykforhold.

Det er udviklingen af disse systemer, den efterfølgende komplicerede integration med flystellet og afprøvningen af systemerne, der er hovedårsagen til, at konstruktion af en ny flytype kan tage op til ti år og involvere flere tusinde ingeniører og håndværkere, samt at stykprisen på et moderne kamp- eller passagerfly i starten af 2000-t. kan være på flere hundrede millioner kroner.

Historie

Menneskets første forsøg på flyvning var efterligning af fuglenes flugt. I  1400-t. lavede Leonardo da Vinci nogle tegninger af ornitoptere, der var muskeldrevne konstruktioner, hvor vingerne både var opdrifts- og fremdriftsmiddel ... Læs mere om flyvemaskinens historie.

Erstatningsansvar

Ejeren af et fly er objektivt ansvarlig for skader, som flyet forvolder, dvs. også for hændelige skader. Ansvaret gælder både skade på personer og ting uden for flyet og på passagerer og ting, der transporteres med flyet ... Læs mere om flyvemaskine - erstatningsansvar.

Vind tre bøger i Den Store Danskes quiz.

Gå til quiz.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

© Dette billede må du ...

Flyvemaskine. Snittegning af moderne trafikfly.

© Dette billede må du ...

Flyvemaskine. Vingeformen er dikteret af flyets anvendelse. Lange, lige vinger giver stor opdrift og anvendes som oftest på langtrækkende, langsomme fly. Ved flyvehastigheder over ca. 0,6 gange lydens hastighed opstår ekstra luftmodstand pga. luftens kompressibilitet. Denne modstand kan reduceres med hhv. pilformede vinger og deltavinger; på sidstnævnte opstår en hvirvel langs vingeforkanten, der giver ekstra opdrift. I vinger med variabel geometri kombineres de forskellige vingeformers fordele. Andeflyet har hovedvingen anbragt bagest, hvilket giver en række aerodynamiske fordele ved fx langsom flyvning.

© Dette billede må du ...

Flyvemaskine. Figuren viser højderorets, krængerorets og siderorets betjening og virkning (angivet med rød pil). Bevæges fx højderoret opad, presses luftstrømmen skråt op over halen (angivet med sort pil), hvorved der opstår en nedadrettet kraft på haleplanet; derved forøges indfaldsvinklen og dermed opdriften på hovedvingen, hvilket resulterer i, at flyet stiger.

Viser 1-6 af 7 billeder | Se alle

Filer

FilTilføjet af 
[+330471.801.svg (1465.35 kB)

Flyvemaskine. Vingeformen er dikteret af flyets anvendelse. Lange, lige vinger giver stor opdrift og anvendes som oftest på langtrækkende, langsomme fly. Ved flyvehastigheder over ca. 0,6 gange lydens hastighed opstår ekstra luftmodstand pga. luftens kompressibilitet. Denne modstand kan reduceres med hhv. pilformede vinger og deltavinger; på sidstnævnte opstår en hvirvel langs vingeforkanten, der giver ekstra opdrift. I vinger med variabel geometri kombineres de forskellige vingeformers fordele. Andeflyet har hovedvingen anbragt bagest, hvilket giver en række aerodynamiske fordele ved fx langsom flyvning.

Admin

05/02/2009

[+330472.801.svg (377.67 kB)

Flyvemaskine. Figuren viser højderorets, krængerorets og siderorets betjening og virkning (angivet med rød pil). Bevæges fx højderoret opad, presses luftstrømmen skråt op over halen (angivet med sort pil), hvorved der opstår en nedadrettet kraft på haleplanet; derved forøges indfaldsvinklen og dermed opdriften på hovedvingen, hvilket resulterer i, at flyet stiger.

Admin

05/02/2009

[+341372.801.svg (429.06 kB)

Flyvemaskine. Snittegning af moderne trafikfly.

Admin

05/02/2009

[+419005729.801.svg (501.69 kB)

Flyvemaskine. Snittegning af moderne trafikfly.

Admin

05/02/2009

[+614308.801.svg (34.62 kB)

Flyvemaskine. Under vandret flyvning lige ud med konstant flyvehastighed virker fire kræfter på flyet: opdrift, tyngdekraft, luftmodstand og trækkraft fra motoren. De fire kræfter virker sjældent eller aldrig i flyets tyngdepunkt (nederste tegning); normalt virker opdriften og luftmodstanden hhv. bagved og foran tyngdepunktet, hvilket resulterer i et drejningsmoment omkring tyngdepunktet i retning mod uret. Dette drejningsmoment udlignes af den nedadrettede kraft på haleplanet.

Admin

05/02/2009

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste 3 forfattere
sthornval
21/01/2014
Redaktionen
20/01/2014
MHansen
10/07/2013
Ekspert
cjd
Oprindelige forfattere
Krag
30/01/2009
LIJ
30/01/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki