máy bay nói chung. Đối với những đề tài khác có tên
tàu bay, xem Bài này viết vềnói chung. Đối với những đề tài khác có tên, xem Tàu bay” Airplane ” đổi hướng tới đây. Đối với những định nghĩa khác, xem Airplane ( khuynh hướng )
Máy bay, còn được gọi theo âm Hán – Việt là phi cơ (飛機) hay cách gọi phương ngữ là tàu bay,[1] là phương tiện bay hiện đại, ngày nay đóng vai trò không thể thiếu trong kinh tế và đặc biệt là trong quân sự. Máy bay dân dụng là phương tiện chuyên chở chính của ngành giao thông vận tải hàng không dân dụng và trong quân sự, máy bay chiến đấu tạo thành quân chủng không quân. Trong quân sự và kinh tế, dân dụng máy bay có vai trò ngày càng quan trọng: trong giao thông vận tải, hàng không dân dụng, lượng hành khách và hàng hóa chuyên chở bằng máy bay chiếm tỷ trọng rất lớn và ngày càng lớn vì ưu thế nhanh chóng và an toàn của loại hình giao thông vận tải này. Máy bay là phương tiện vận tải hiện đại đòi hỏi các đảm bảo kỹ thuật rất khắt khe do các tai nạn máy bay thường gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản. Tuy vậy, giao thông vận tải hàng không vẫn là loại hình có độ an toàn cực cao, xác suất rủi ro cực thấp nếu so sánh với các loại hình giao thông vận tải khác. Cho đến hiện nay công nghiệp chế tạo máy bay là ngành công nghiệp mũi nhọn – công nghệ cao chỉ có các cường quốc kinh tế trên thế giới mới thực hiện được và là ngành định hướng công nghệ cho các ngành công nghiệp khác. Hiện nay quốc gia chế tạo máy bay cả dân dụng và quân dụng đứng đầu thế giới là Hoa Kỳ, sau đó đến Pháp và các nước công nghiệp hàng đầu châu Âu, Nga…
Máy bay là loại khí cụ bay nặng hơn không khí, bay được là nhờ lực nâng khí động lực học. Thuật ngữ “máy bay” thì thường được hiểu là loại phương tiện bay có cánh có cánh nâng cố định, nhưng cũng có thể hiểu là bao gồm cả loại máy bay trực thăng (xem phân loại khí cụ bay).
Buồng lái của máy bay ném bom chiến lược Tu-160 của Nga.
Buồng lái của máy bay ném bom chiến lược tàng hình B-2 của Mỹ.
Nguyên lý hoạt động giải trí và tinh chỉnh và điều khiển
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Lực nâng khí động lực học
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Mô hình lực nâng khí động học bằng tiếng Anh: Thrust: lực đẩy (tạo bởi động cơ); Drag: lực cản của không khí; Weight: trọng lực; Lift: lực nâng khí động lực học (Joukowski).
Máy bay bay thắng được trọng lực và bay lên được là nhờ lực nâng khí động lực học hay còn gọi là lực nâng Joukowski. Là kết quả của sự chênh lệch áp suất không khí tại mặt trên và mặt dưới của vật thể (cánh máy bay) khi dòng không khí chuyển động chảy bao quanh vật thể. Để có lực nâng khí động lực học thì thiết diện vật thể (cánh) phải không đối xứng qua trục chính và đường biên của mặt trên phải lớn hơn của mặt dưới, những vật thể có hình dạng thiết diện như vậy được gọi là có hình dạng khí động lực học. Khi không khí chảy bao quanh hình dạng thiết diện của vât thể (cánh máy bay) thì khí động sẽ có lực nâng khí động lực và đồng thời xuất hiện lực cản. Nếu khí động lực nào cho hiệu ứng lực nâng càng cao mà lực cản càng ít thì được coi là có hiệu suất khí động học càng tốt. Đối với chất lỏng hiệu ứng cũng tương tự (thủy động học).
Mô hình không khí trôi qua cánh máy bay.
Khi không khí chảy qua hình khí động là cánh, tại mặt dưới sẽ có áp suất cao hơn so với mặt trên và hệ quả là sẽ xuất hiện một lực tác động từ dưới lên vuông góc với cánh. Lực nâng có độ lớn bằng diện tích cánh nhân với chênh lệch áp suất hai mặt. Độ chênh lệch áp suất phụ thuộc vào hình dạng thiết diện cánh tức là phụ thuộc vào hiệu suất khí động học của cánh, góc tấn (góc chảy của không khí tương đối với vật khí động – tiếng Pháp: (Incidence aérodynamique) và vận tốc dòng chảy. Như vậy khi vận tốc dòng chảy đạt đến độ lớn nào đó thì chênh lệch áp suất (đồng nghĩa với lực nâng) sẽ đủ để thắng trọng lực và vật thể có thể bay lên được. Muốn có lực nâng đủ thì vận tốc và diện tích cánh phải đủ: cánh càng rộng thì máy bay có thể cất cánh với vận tốc nhỏ hơn, ngược lại cánh càng nhỏ thì đòi hỏi vận tốc càng lớn để cất cánh.
Trong máy bay có cánh cố định và thắt chặt vật thể khí động học để tạo lực nâng là đôi cánh của máy bay được gắn cố định và thắt chặt vào thân. Vận tốc ngang của máy bay ( cũng đồng nghĩa tương quan với tốc độ dòng chảy bao máy bay nếu xét trong hệ quy chiếu gắn với máy bay ) có được nhờ lực tác động ảnh hưởng ngang sinh ra nhờ động cơ ( hoàn toàn có thể trải qua cánh quạt hoặc dòng khí phản lực ). Động cơ quay cánh quạt ( hoặc phụt dòng khí phản lực ) sẽ tạo phản lực đẩy máy bay hoạt động tương đối với không khí về phía trước, khi hoạt động tương đối như vậy cánh máy bay sẽ bị dòng khí chảy bảo phủ xung quanh và tạo hiệu ứng lực nâng khí động lực học tác động ảnh hưởng từ dưới lên, khi tốc độ máy bay đạt đến giá trị nào đó lực nâng sẽ đủ lớn để thắng trọng tải và máy bay sẽ bay được .
Còn so với máy bay trực thăng cánh nâng là cánh quạt nâng nằm ngang ở trên phần thân ( hoặc trên hai cánh ), nó đồng thời còn để tạo lực đẩy ngang làm trực thăng hoạt động ngang .
Như vậy đối với máy bay có cánh cố định thì lực nâng chỉ có khi có đủ vận tốc, mất vận tốc sẽ mất lực nâng (thất tốc) nên máy bay không thể bay mà đứng một chỗ. Trực thăng cũng theo nguyên tắc lực nâng khí động lực học nhưng các cánh nâng là cánh quạt ngang quay xung quanh trục nên vẫn đảm bảo chuyển động tương đối với không khí và có lực nâng khi trực thăng vẫn đứng yên nên trực thăng có thể bay đứng một chỗ.
Các cơ cấu tổ chức điều khiển và tinh chỉnh bay của máy bay để triển khai những hoạt động bay : cất cánh, hạ cánh ; vòng trái, phải ; nghiêng cánh ; nâng, hạ độ cao khi bay bằng ; hướng mũi bay lên trên, xuống dưới .
Để triển khai tinh chỉnh và điều khiển bay có những cơ cấu tổ chức cánh là : cánh nâng chính ( wing ), cánh đuôi ngang ( tail wing ), bánh lái độ cao ( elevator ), đuôi đứng ( vertical fin ) ( Cánh đuôi đứng ( rudder ) ), cánh tà trước ( leading-edge flap ), cánh tà sau ( flap ), cánh liệng ( aileron ), những cánh tà sống lưng ( spoiler ), phanh khí động ( Leading edge slats ). Nguyên tắc tinh chỉnh và điều khiển bay sử dụng cơ học cổ xưa để cân đối lực nâng khí động lực học và mô men cơ học. Các cánh đuôi ( cánh ngang, cánh đứng ) chỉ cần có size nhỏ vẫn đủ mô men vì cánh tay đòn mô men là khoảng cách khá lớn từ đuôi đến trọng tâm máy bay .
Đuôi ngang để tạo lực nâng ở phần đuôi máy bay, lực này sẽ cùng lực nâng ở cánh chính cân bằng mô men với trọng lực tại trọng tâm máy bay cho phép máy bay không bị lộn vòng (nếu không có cánh đuôi ngang thì lực nâng tại đôi cánh và trọng lực tại trọng tâm máy bay sẽ tạo thành mô men làm máy bay bị lộn vòng).
Các “cánh tà sau” và “cánh liệng” là bộ phận cử động được ở phía sau của các cánh ngang. Các cánh tà nằm ở phía sau cánh nâng chính, phía gần thân máy bay có thể thu vào trong cánh chính hoặc đẩy dài ra, ngoài ra còn có thể chúc xuống phía dưới.
Chuyển động chúc xuống hoặc kéo dài ra của cánh tà nhằm tăng lực nâng (đồng thời làm tăng lục cản) khi máy bay cất hạ cánh. Chuyển động của cánh tà 2 bên có thể giống nhau hoặc khác nhau tùy loại máy bay và điều kiện bay.
Cánh liệng ( aileron ) cũng nằm mép sau cánh nhưng ở phía xa thân ( đầu mút cánh ) chỉ hoàn toàn có thể cụp xuống hoặc vểnh lên. Cánh liệng 2 bên khi hoạt động thì sẽ hoạt động ngược chiều nhau nhằm mục đích tạo ra một moment xoay làm máy bay xoay quanh trục dọc ( rolling ) vì khi đó lực nâng 2 bên cánh khác nhau
Cánh lái độ cao nằm ở phía mép sau đuôi ngang. Có thể vểnh lên hoặc cụp xuống để đổi khác lực nâng cánh đuôi, tạo moment xoay quanh trục cánh ( moment chúc ngóc – pitching ). Hai bánh lái độ cao luôn được tinh chỉnh và điều khiển hoạt động cùng chiều, cùng góc lệch .
Đuôi đứng có chức năng định hướng, giữ cho thân máy bay ổn định theo chuyển động thẳng về phía trước. Trên cánh đuôi đứng có bộ phận cử động được là cánh bánh lái đuôi sẽ đóng vai trò bánh lái thông thường: Khi cánh bánh lái đứng đối xứng sẽ không có lực tác dụng theo chiều ngang nhưng khi nó quay sang phải hoặc trái sẽ sinh lực tác dụng ngang vào bánh lái đuôi sang trái hoặc sang phải tương ứng. Lực này tạo mô men (với tay đòn là khoảng cách từ bánh lái đến trọng tâm báy bay) làm máy bay hướng mũi sang phải hoặc trái tương ứng (yawing).
Các cánh sống lưng ( spoiler ) nằm trên sống lưng cánh chính về phía sau, chỉ hoàn toàn có thể ngóc lên, hướng về phía sau. Khi spoiler bên nào ngóc lên, lực nâng cánh đó giảm xuống, máy bay nghiêng về phía đó. Spoiler có công dụng tương hỗ cánh liệng ( aileron ) trong quy trình nghiêng máy bay. Thông thường chỉ spoiler một phía hoạt động giải trí, phía kia nằm im .
Slats là những tấm cánh nhỏ nằm ở trên sống lưng cánh nhưng ở phía trước, khi hoạt động giải trí thì vểnh lên, hướng về phía trước có công dụng như phanh khí động, làm tăng lực cản của máy bay khi máy bay hạ cánh. Thông thường slat của cả hai phía cùng vểnh lên một lúc
Số lượng những aileron, flap, spoiler, flap hoàn toàn có thể khác nhau ở những loại máy bay. Nhiều loại máy bay không có flap
- Cất cánh, hạ cánh: khi cất cánh, hạ cánh vận tốc máy bay thấp mà cần duy trì lực nâng nên cánh cần có diện tích lớn nhất và có hiệu suất khí động cho lực nâng tốt nhất việc này được thực hiện bằng cách kéo dài tối đa cánh tà và chúc cánh tà xuống hết cỡ về phía dưới. Khi tiếp đất có thể bật các flap vểnh lên để tăng lực cản.
- Nghiêng cánh: Để nghiêng cánh thì cần tạo chênh lệch lực nâng tại hai cánh chính ví dụ cánh liệng phải thì chúc xuống, cánh liệng trái thì quay lên, khi đó lực nâng tại cánh phải lớn hơn lực nâng tại cánh trái làm máy bay nghiêng cánh sang trái. Để hỗ trợ thêm, người ta bật spoiler bên trái vểnh lên để giảm thêm lực nâng bên trái
- Đổi hướng bay ngang sang phải, trái: Để đổi hướng thì dùng bánh lái đuôi (rudder) cho quay về phía nào thì đầu máy bay rẽ về hướng bên đó. Để đổi hướng gấp (góc ngoặt lớn) thì còn có thể kết hợp bánh lái với nghiêng cánh muốn rẽ về phía nào thì nghiêng cánh về phía đó.
Các cơ cấu cánh điều khiển bay: hình ở đây miêu tác động tác chúc đầu lên xuống để bay lên, bay xuống.
- Bay lên, bay xuống: Để máy bay chúc đầu lên – xuống (bay lên, bay xuống) thì hiệu chỉnh bánh lái độ cao (elevator) bằng cách chĩa lên hoặc chúc xuống: Nếu cánh lái độ cao chĩa lên thì lực nâng tại đuôi giảm mà lực nâng tại cánh chính giữ nguyên sẽ tạo nên mô men làm đầu máy bay hướng lên phía trên, nếu cánh lái độ cao chúc xuống thì ngược lại máy bay sẽ chúí đầu xuống. Có thể kết hợp cùng cánh tà sao cho có sự thay đổi tương quan lực nâng tại cánh chính và cánh đuôi và sẽ tạo nên mô men làm đầu máy bay lên hay xuống (xem hình minh hoạ).
- Thay đổi độ cao khi bay bằng: bằng cách hiệu chỉnh cánh tà và cánh lái độ cao để tăng hoặc giảm lực nâng. Khi tăng lực nâng máy bay sẽ tăng độ cao lên một mức cân bằng mới, nếu giảm lực nâng máy bay sẽ hạ độ cao xuống mức cân bằng mới thấp hơn.
Đối với trực thăng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Máy bay có cánh cố định và thắt chặt khi bay bản thân đã là một hệ cân đối bền : bất kể tác nhân nào đưa nó ra khỏi trạng thái cân đối thì đều làm phát sinh những lực và mô men khác đưa máy bay vào trạng thái cân đối mới. Ngược lại trực thăng là một hệ cân bằng không bền, điều khiển và tinh chỉnh nó là rất phức tạp và tổng thể sự tinh chỉnh và điều khiển đều trải qua cánh quạt nâng .
Để tạo lực đẩy ngang cho hoạt động ngang, mặt phẳng cánh quạt nâng sẽ nghiêng đi một góc so với mặt phẳng ngang. Lực nâng khí động học vuông góc với mặt phẳng cánh quạt nâng khi đó sẽ nghiên cứu và phân tích thành hai vector lực : một theo phương thẳng đứng để tạo lực nâng thắng trọng tải, một theo phương ngang để trực thăng hoạt động ngang. Cánh quạt nâng nghiêng thấp về bên nào trực thăng bay về bên đó .
Cơ cấu nghiêng cánh quạt nâng được thực hiện thông qua hệ thống thay đổi góc tấn của từng cánh theo chu kỳ tùy theo vị trí của cánh so với thân máy bay trực thăng, điều này tạo sự chênh lệch lực nâng tại các phía khác nhau của đĩa cánh quạt nâng và làm phát sinh mô men làm nghiêng đĩa cánh quạt nâng và thân máy bay. Đây là một cơ cấu rất phức tạp (xem cơ chế điều khiển máy bay trực thăng)
Lịch sử tăng trưởng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Trước thế kỷ 19
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Ước mơ được như chim bay lên bầu trời đã ấp ủ trong lòng nhân loại ở mọi dân tộc, tôn giáo kể từ khi con người biết ước mơ mà điển hình được văn học hình tượng hoá rõ nhất là câu chuyện của cha con Daedalus và Icarus với đôi cánh bằng lông chim gắn sáp trong thần thoại Hy Lạp, hoặc như hình tượng Tề thiên đại thánh của Trung Hoa “cân đẩu vân” đi vạn dặm trong chớp mắt… Nhưng trong hàng nghìn năm đối với con người ước mơ đó chỉ dừng lại ở ước mơ xa: có một vài người có các thí nghiệm bay nhưng rất tiếc đều thất bại và không gây được tiếng vang nào, và con người đã an phận là không thể bay được như chim… Mãi cho đến thời kỳ Phục hưng: trong các ghi chép của Leonardo da Vinci ở thế kỷ 15, thế kỉ 16 người ta tìm thấy các bản vẽ về thiết bị bay có nguyên tắc giống như máy bay trực thăng ngày nay với cơ cấu quay cánh quạt bằng dây chun xoắn lại và có cả bản vẽ người nhảy dù. Từ thời gian đó một số người táo bạo không chỉ ước mơ mà đã tin tưởng là có thể bay được: một loạt các nhà tiên phong hàng không đã có các thực nghiệm để bay vào không trung. Nhưng tất cả họ cho đến thế kỷ 19 đều thực hiện việc bay bằng cơ chế “vỗ cánh” mô phỏng động tác bay của chim và tất cả đều thực hiện việc bay bằng “sức mạnh cơ bắp” (dùng tay vẫy cánh hoặc dùng chân đạp cơ cấu truyền lực như khi đạp xe đạp), khi đó con người chưa có động cơ để thực hiện bay… Chỉ với sức mạnh cơ bắp con người lại gần như tin rằng không thể bay được.
- Các bản vẽ của Leonardo da Vinci
-
Cơ cấu bay của chim
-
Thiết kế máy bay
-
Thiết kế năm 1488
-
Thiết kế năm 1505
-
Thiết kế máy bay trực thăng
Thế kỷ 19
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Vào thế kỷ 19 với cách mạng khoa học kỹ thuật bùng nổ ở châu Âu và Mỹ con người đã có những nền tảng để bay vào không khí : đó là kim chỉ nan về thủy khí động lực học với những nhà khoa học đi đầu như Daniel Bernoulli, George Cayley, và ở Nga có Nikolai Yegorovich Joukowski ( Николай Егорович Жуковский ) … trong đó tương quan trực tiếp để bay được là những triết lý và thống kê giám sát về lực nâng khí động lực học hay còn gọi là lực nâng Joukowski đã được Joukowski trình diễn rất rõ ràng khi sáng lập ngành khoa học thủy khí động lực học. Sự sinh ra của những thế hệ động cơ có hiệu suất lớn gấp nhiều lần sức người mở ra triển vọng thắng trọng tải để bay thực sự vào không khí .
Jean-Marie Le Bris trên lưng máy bay L’Albatros artificial của mình (Pháp 1868): Phía dưới là xe ngựa kéo để xuất phát.
Từ đầu đến cuối thế kỷ 19 một loạt các nhà tiên phong hàng không đã tiến hành các thí nghiệm bay thành công với lực nâng khí động học bằng tàu lượn như Otto Liliental người Đức đã bay được bằng thiết bị với các cơ cấu bay và lái giống như diều Delta (Deltaplane) mà ngày nay là một ngành thể thao rất phát triển; Huân tước George Cayley người Anh đã dùng thiết bị có động cơ bay được nhưng vẫn không thể tự cất cánh mà vẫn phải dùng ngựa kéo. Một người Pháp là Jean-Marie Le Bris với máy bay L’Albatros artificial có động cơ với trợ lực sức ngựa kéo đã cất cánh và bay lên được độ cao 100 m và xa 200 m… Tất cả các nguyên nhân chính ngăn cản phát triển của hàng không trong thời kỳ này là chưa có một động cơ tốt vừa nhỏ nhẹ vừa phát huy được công suất lớn vì thời kỳ đó con người vẫn chỉ dùng động cơ hơi nước rất nặng nề, có chỉ số công suất riêng (mã lực/kg) thấp và chưa có nghiên cứu chuyên ngành về khí động lực học nên các nhà tiên phong của Hàng không chỉ làm theo kinh nghiệm mò mẫm, hiệu suất lực nâng không cao đòi hỏi diện tích cánh phải rất lớn, nặng nề và chưa có hình dạng thích hợp để bảo đảm vừa có lực nâng tốt vừa có độ vững chắc của kết cấu cánh.
Thế kỷ 20
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Trước thế chiến thứ nhất
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Đầu thế kỷ 20 với sự Open của xe hơi với động cơ đốt trong chạy xăng mạnh, lại gọn nhẹ thì việc bay được đã trở thành hiện thực trước mắt .
Năm 1903 ghi lại cho lịch sử dân tộc Hàng không bằng chuyến bay của bạn bè nhà Wright người Mỹ, máy bay của họ có động cơ khả dĩ duy trì bay trong một khoảng cách vài trăm mét, tuy rằng chưa thể tự cất cánh mà vẫn phải bằng thiết bị phóng bằng vật nặng cho thả rơi và khi cất cánh, hạ cánh phải lựa theo chiều gió, nhưng thành công xuất sắc của họ cho thấy máy bay là trọn vẹn hiện thực và đã gây tiếng vang lớn trong dư luận, tạo động lực cho việc nghiên cứu và điều tra tăng trưởng ngành Hàng không. [ 2 ]
Ngày 13 tháng 9 năm 1906 Alberto Santos-Dumont tại Paris đã thực thi chuyến bay trình diễn của máy bay 14 Bis, máy bay này đã tự cất cánh, tự bay và tự hạ cánh không cần thiết bị phóng, chiều gió hoặc những phương tiện đi lại phụ trợ từ bên ngoài, nhiều người coi đây thật sự là chuyến bay tiên phong của máy bay theo đúng nghĩa. Sau đó những cá thể tiên phong đua nhau sản xuất máy bay, tăng kích cỡ, tăng hiệu suất, triển khai xong cấu trúc : thời kỳ này máy bay chưa có thân vỏ chỉ có khung xương bằng gỗ, cánh là khung gỗ căng vải, cánh quạt đẩy đặt sau cánh và người lái, thổi gió về phía sau .
Ngày 13 tháng 11 năm 1907 nhà sáng tạo người Pháp Paul Cornu tự chế máy bay trực thăng bay lên được độ cao nửa mét và giữ được trong không khí 20 giây .
Trong khi máy bay thường thì từ đây tăng trưởng rất nhanh mạnh thì máy bay trực thăng tân tiến lờ đờ hơn rất nhiều vì sự phức tạp kỹ thuật của nó. Chỉ đến sau thế chiến II những khó khăn vất vả này mới được xử lý và trực thăng mới có thời cơ tăng trưởng mạnh .
Tuy nhiên phải kể đến một nền tảng đóng vai trò quyết định hành động cho sự tăng trưởng đồ sộ sau này của ngành hàng không thiên hà, đó chính là sự sinh ra của kim chỉ nan lực nâng cánh máy bay. Lý thuyết này đã được ông tổ của ngành hàng không Liên-Xô Joukowski kiến thiết xây dựng vào những năm đầu thế kỉ XX, được công bố lần tiên phong tại hội nghị khoa học diễn ra vào năm 1909. Trong tài liệu khoa học tân tiến thời nay tất cả chúng ta được biết đến với tên gọi định lý Kutta – Joukowski theorem. Để chứng minh định lý này, Joukowski đã sử dụng giả thuyết Joukowski-Chaplygin để giám sát giá trị lưu số vector tốc độ [ 3 ] .
Liên tiếp trong những năm trước thế chiến thứ nhất việc sản xuất máy bay được tăng cường bởi những con người nhiệt huyết và những công ty. Người ta tổ chức triển khai những phần thưởng rất lớn cho nhiều cuộc thi hàng năm bay xuyên biển La Manche giữa Paris và London, những cuộc thi này đã góp thêm phần rất lớn cho việc hoàn thành xong công nghệ tiên tiến máy bay. Việc điều tra và nghiên cứu máy bay giờ đây đã không còn là việc của những người nhiệt huyết tiên phong nữa mà đã là cạnh tranh đối đầu của những vương quốc và những hãng lớn .
Cũng như mọi ngành tiên phong khác máy bay được ứng dụng đầu tiên cho mục đích quân sự và ở thế chiến thứ nhất lần đầu tiên máy bay tham chiến như một lực lượng quân sự mới và sau này trở thành lực lượng không quân của các quốc gia. Và chiến tranh là động lực rất mạnh để hoàn thiện máy bay. Máy bay của thời kỳ này tất cả đã có thân vỏ hình dạng thích hợp để tăng hiệu suất khí động học, vỏ căng bằng vải hoặc ốp bằng gỗ, vẫn chưa có cabin kín cho phi công. Cũng như trước kia lực đẩy vẫn bằng cánh quạt, nhưng để hợp lý cấu trúc máy bay và tăng hiệu suất khí động học và cơ học, các cánh quạt đều là loại kéo tải thay vì đẩy tải như một số các mẫu cũ ở đầu thế kỷ. Do vận tốc còn thấp nên để tăng lực nâng cần diện tích cánh lớn, máy bay có 2 tầng cánh nâng (Biplane). Về vũ trang: súng máy lắp trên cánh hoặc trước mặt phi công hoặc nếu máy bay có hai chỗ ngồi thì người ngồi sau bắn súng máy, hết đạn thì phi công rút súng lục ra bắn nhau. Máy bay có thể không chiến bằng súng hoặc tấn công quân bộ bằng súng hoặc bằng cách thả lựu đạn, ngoài ra còn để tiến công khinh khí cầu của đối phương, tiến hành trinh sát và liên lạc đưa thư. Mẫu máy bay nổi tiếng nhất thời kỳ này là máy bay Sopwith Camel của Anh với các thông số chính như sau: kích thước dài × sải cánh × cao: 5,7 × 8,5 × 2,5 m; Khối lượng rỗng/có tải: 430/672 kg; Vận tốc Max/thiết kế: 180/92 km/h; trần bay 6.400 m; động cơ: 9 xi lanh 150 mã lực.
Thời kỳ giữa hai đại chiến là thời kỳ nở rộ của kỹ thuật máy bay. Yếu tố quan trọng nhất của kỹ thuật máy bay là động cơ được chăm sóc đặc biệt quan trọng, không còn là động cơ tự chế hoặc nâng cấp cải tiến từ động cơ thường thì, mà động cơ máy bay đã được những hãng lớn chuyên sản xuất động cơ máy bay nên đã có hiệu suất rất lớn, có sức lai cánh quạt đường kính lớn, lực tăng cường được cho phép nâng sức nặng, size và vận tốc máy bay. Thời kỳ này vẫn là động cơ đốt trong chạy bằng xăng, thường là nhiều xi lanh sắp xếp hình sao. Các cơ cấu tổ chức điều khiển và tinh chỉnh của máy bay đã hoàn hảo : máy bay đã hoàn toàn có thể triển khai được những hình nhào lộn pilotage phức tạp. Việc tăng kích cỡ và những thông số kỹ thuật của máy bay yên cầu cấu trúc vững chãi nhưng vẫn phải nhẹ nên thân vỏ gỗ chỉ còn sống sót trên những máy bay nhẹ loại nhỏ biplane ( hai tầng cánh ) mà thôi, còn hầu hết máy bay đã có thân kim loại tổng hợp nhôm vừa nhẹ vừa có độ vững chắc cấu trúc tốt. Vì vận tốc đã cao ( đến 500 – 700 km / h ) nên không cần diện tích quy hoạnh cánh lớn nên máy bay chỉ còn một tầng cánh nâng monoplane điều này làm tăng tính cơ động linh động của máy bay lên rất nhiều. Tất cả máy bay đều đã có cabin kín bằng thủy tinh hữu cơ. Ngoài những thiết bị bay, máy bay được trang bị thêm rất nhiều những thiết bị phụ trợ khác như radio liên lạc, những hệ vũ khí : súng máy, pháo, bom, đạn những loại. Đặc biệt thời kỳ này người ta đã sử dụng dù như phương tiện đi lại cứu sinh cho phi công và để tạo ra một binh chủng mới là quân nhảy dù trên không. Sự tăng trưởng của máy bay thời kỳ trước và trong đại chiến gắn liền với sự tăng trưởng không quân của những nước .
Trước đại chiến không quân những nước đã tăng trưởng chuyên môn hóa ra những nhánh trong không quân là :
- Lực lượng máy bay cường kích là các máy bay nhỏ đến trung bình vũ trang mạnh thường mang súng máy, pháo, vài quả bom, bom nhỏ chuyên dụng chống tăng và cuối đại chiến có thể lắp dàn hoả tiễn, chuyên để tiến công chính xác các mục tiêu nhỏ, di động trên mặt đất, trên biển để hỗ trợ bộ binh và tiến công truy đuổi độc lập. Điển hình của loại này là Junker Ju87 của Đức Quốc xã và Ilyushin Il-2 “xe tăng bay” của Liên Xô.
- Lực lượng máy bay vận tải: Kích thước, sức chở lớn để chở quân, thiết bị quân sự, thả dù. Điển hình là “Big Douglas” Douglas DC-3 (Dakota C-47) rất nổi tiếng trong đại chiến và các năm 1960 – 1960 sau này của Hoa Kỳ.
Ngoài việc kiến thiết xây dựng lực lượng Không quân đóng địa thế căn cứ trên bộ, những cường quốc quân sự chiến lược nhất là Hoa Kỳ, Nhật Bản tăng trưởng lực lượng không quân của Hải quân trên những tàu trường bay mở ra một loại binh chủng rất mới làm đổi khác trọn vẹn phương pháp thực thi cuộc chiến tranh trên biển của trái đất trong đại chiến và sau này đến tận ngày này. Các máy bay trên tàu trường bay là loại được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng : có năng lực cất cánh, hạ cánh trên đường sân bay ngắn. Trên tàu trường bay chỉ chở loại máy bay tiêm kích và tiến công .
Từ trong đại chiến II đến sau này Hoa Kỳ đã vươn lên thành cường quốc không có đối thủ cạnh tranh trong ngành Hàng không và nước này luôn coi Hàng không là ưu tiên số một của vương quốc và là xương sống của chủ trương quốc phòng của mình. Tại Hoa Kỳ đã sản xuất ra những loại máy bay mà sau này sống sót hàng chục năm và là mẫu mực để những nước khác hướng đến để tham chiếu khi kiến thiết xây dựng Không quân .
Với sự vững mạnh của Không quân, đặc thù cuộc chiến tranh đã biến hóa rất nhiều : hoàn toàn có thể mang tàn phá vào rất sâu trong hậu phương quân địch và đòn tiến công từ trên không rất giật mình và mãnh liệt. Hầu hết sự tàn phá tiềm lực những thành phố của Đức cũng như của những nước tham chiến là do không quân gây nên. Đối với cuộc chiến tranh trên biển với sự Open của máy bay và tàu trường bay đã chấm hết thời đại của những pháo hạm, những trận hải chiến diễn ra ở rất xa ngoài tầm bắn pháo và tầm quan sát của những bên và những hạm quân tàu trường bay hoàn toàn có thể mang máy bay tới tận sát bờ biển của địch. Với bài học kinh nghiệm về vai trò của không quân, sau cuộc chiến tranh quốc tế những cường quốc tăng cường chạy đua vũ trang mà mũi nhọn là ở lực lượng Không quân và tên lửa kế hoạch .
Sau đại chiến II, cuộc chiến tranh lạnh và lúc bấy giờ
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Sau đại chiến, kỹ thuật máy bay tăng trưởng rất mạnh theo nhiều hướng khác nhau nhưng hoàn toàn có thể thấy vài điểm chính đặc trưng cho quá trình này là : tăng trưởng động cơ, tăng trưởng cấu trúc máy bay, tăng trưởng những công suất đặc dụng, tăng trưởng theo công nghệ cao và tăng trưởng trực thăng .
Khi tốc độ máy bay đạt đến gần vận tốc âm thanh cánh quạt sẽ hoạt động tương đối trong không khí với tốc độ gần âm thanh và vượt âm thanh điều đó sẽ làm thụt giảm hiệu suất cánh quạt rất mạnh. Vì vậy với cánh quạt cổ xưa máy bay không hề đạt được tốc độ âm thanh, Để có tốc độ vượt vận tốc âm thanh máy bay cần phải có chính sách hoạt động mới đó là chính sách hoạt động nhờ phản lực là khi động cơ phụt thẳng luồng khí nguồn năng lượng cao về phía sau tạo lực đẩy cho máy bay hoạt động về phía trước .
Đây là sự phát triển bao trùm sau đại chiến trong cả hàng không dân dụng và quân dụng. Với sự phát triển này có thể nói sau chiến tranh là thời đại của máy bay phản lực: ngay cuối đại chiến nước Đức Quốc xã đã cho ra đời máy bay phản lực đầu tiên với vận tốc vượt rất xa tất cả các loại tiêm kích đương thời. Ngay sau chiến tranh các cường quốc dẫn đầu cạnh tranh trong chiến tranh Lạnh mà điển hình là Hoa Kỳ và Liên Xô chạy đua quyết liệt để chế tạo máy bay phản lực mà vấn đề chìa khóa của nó là động cơ. Động cơ piston đến cuối đại chiến đã hết tiềm năng, xuất hiện loại động cơ nhiệt mới với nguyên tắc hoạt động hoàn toàn khác đó là động cơ tuốc bin khí (tiếng Anh: gas turbine engine). Đây là động cơ rất gọn, nhưng có công suất cực lớn nếu so với động cơ piston: chỉ số công suất riêng (mã lực/kg) của nó cao gấp hàng chục lần. Máy bay giờ đây có công suất rất mạnh mà khối lượng, thể tích thậm chí còn giảm nhiều.
Đầu tiên là những máy bay chiến đấu dùng loại động cơ này để biến thành máy bay phản lực. Sau đó những loại khác như vận tải đường bộ, hành khách, trực thăng cũng lắp động cơ mới để tăng mạnh hiệu suất. Ngày nay hầu hết những loại máy bay đã lắp động cơ tuốc bin khí, động cơ piston chỉ còn lại trên những máy bay gia dụng loại nhỏ như máy bay mái ấm gia đình Cessna, máy bay thể thao, nông nghiệp …
Để tạo lực đẩy ngang, động cơ tuốc bin khí được lắp trên máy bay theo ba giải pháp như sau :
Máy bay hành khách phản lực siêu thanh Concorde do Anh Pháp hợp tác chế tạo.
Với động cơ tuốc bin khí hiệu suất cao và phương pháp tạo lực đẩy phản lực đến giữa những năm 1960 máy bay chiến đấu phản lực đã hoàn toàn có thể có tốc độ vượt vận tốc âm thanh ( siêu thanh khoảng chừng 1000 km / h ) và ngày càng cao hơn nữa. Từ giữa những năm 1970 đã có những máy bay hành khách khổng lồ siêu thanh là Tupolev Tu-144 của Liên Xô và Concorde của hợp tác Pháp – Anh. Các mark máy bay chiến đấu văn minh thời nay có số Mach khoảng chừng 2,5 – 3 ( tốc độ gấp vận tốc âm thanh ) .
Cấu trúc máy bay
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Máy bay ném bom tàng hình B-2 Spirit của Hoa Kỳ.
Sự đổi khác cấu trúc máy bay đa phần diễn ra ở máy bay chiến đấu, đi liền với sự biến hóa vận tốc và những đổi khác về công nghệ tiên tiến khác. Dạng khí động học hài hòa và hợp lý cho siêu thanh khác xa với mức dưới âm thanh nên hình thù cánh và thân đổi khác rất nhiều và từ từ có dạng ” delta ” ( mũi tên ). Và như loại máy bay ném bom B-2 Spirit tàng hình của Hoa Kỳ lúc bấy giờ thì đã không còn ranh giới giữa cánh và thân : máy bay có hình dạng như cá đuối. Một số loại máy bay có dạng ” cánh cụp cánh xòe ” như B1, F-111, F-22 Raptor của Hoa Kỳ, MIG-23 của Liên Xô là loại có hình dạng và diện tích quy hoạnh cánh hoàn toàn có thể biến hóa tùy theo nhu yếu vận tốc và tải trọng. Các loại cao tốc như MIG-25 của Liên Xô, của Mỹ có 2 đuôi, và 1 số ít loại khác như Eurofighter của châu Âu có cánh phụ nhỏ ( canard ) ở phía trước .
Các công suất đặc dụng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Các công suất đặc dụng chỉ tăng trưởng cho một số ít loại đặc dụng như máy bay phản lực cất cánh, hạ cánh thẳng đứng để sắp xếp tại nơi không có đường sân bay, loại này có cửa phụt phản lực theo chiều thẳng đứng được cho phép máy bay hạ cánh, cất cánh thẳng đứng như 1 số ít loại của Anh, Mỹ, Liên Xô nổi bật nhất là loại Harrier Jump Jet và F-35 Lightning II của Anh. Thủy phi cơ : cất cánh, hạ cánh trên mặt nước …
Công nghệ cao
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
XB-70A Valkyrie của Mỹ là loại máy bay siêu thanh nhanh nhất Thế giới với 4 động cơ và vận tốc Mach 3,1 so với Mach 2,35 của Tu-144 Liên Xô.
Các máy bay của thời kỳ này có những công nghệ tiên tiến rất cao, nhất là công nghệ tiên tiến vật tư và thiết bị điện tử, viễn thông, máy tính tự động hóa … Trên máy bay có rất nhiều mạng lưới hệ thống radar và chống radar, mạng lưới hệ thống nhận ra địch – ta, mạng lưới hệ thống xác định, dẫn đường … và những phương tiện đi lại đấu tranh điện tử. Đặc biệt đến cuối thế kỷ 20 Hoa Kỳ cho sinh ra những loại máy bay với công nghệ tiên tiến tàng hình không bị phát hiện bằng sóng radar là B-2 và F-117 .
Phát triển trực thăng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Ngay từ đầu thế kỷ 20 song hành cùng máy bay cánh cố định và thắt chặt, trực thăng cũng đã được nghiên cứu và điều tra tăng trưởng, nhưng vì những khó khăn vất vả về kỹ thuật trong yếu tố cộng hưởng, độ ổ định, vật tư, tinh chỉnh và điều khiển … nên trực thăng tăng trưởng rất chậm rãi so với máy bay cánh cố định và thắt chặt. Chỉ sau thế chiến II những yếu tố kỹ thuật rất phức tạp trên mới được xử lý tạo sự ứng dụng đại trà phổ thông cho trực thăng vào những nghành đời sống, kinh tế tài chính và đặc biệt quan trọng trong quân sự chiến lược. Vì những ưu việt rất độc lạ là năng lực cất cánh, hạ cánh thẳng đứng không cần đường băng và năng lực bay đứng treo một chỗ của loại máy bay này mà trong những năm 1950, 1960 đã xảy ra sự bùng nổ của trực thăng và tiếp nối đến giờ đây .
Máy bay trực thăng của thời kỳ này được trang bị động cơ tuốc bin khí với hiệu suất rất lớn, tải trọng rất mạnh, với khá đầy đủ cơ cấu tổ chức tinh chỉnh và điều khiển cho phép loại máy bay này có tính cơ động rất cao và rất phong phú theo những giải pháp phong cách thiết kế. Và đến những năm 1970 – 1980 thì trực thăng có vẻ như đã đạt đến độ triển khai xong của nó .
Tương lai tăng trưởng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Vào năm 2006, động cơ tuốc bin khí chưa sử dụng hết tiềm năng của nó nên trong tương lai gần chưa thấy có xu thế vô hiệu động cơ này cho máy bay thường thì, mà chỉ hoàn thành xong nó và phối hợp với những loại động cơ khác .
Máy bay tên lửa thí nghiệm X34 của NASA và Boeing.
Một trong những hướng phát triển rất tiềm năng của máy bay và động cơ máy bay trong tương lai là kết hợp tính chất của máy bay với tính chất của tên lửa để phục vụ cho du lịch vũ trụ thương mại. Hướng này thực ra đã bắt đầu từ những năm 1980 của thế kỷ 20 với chương trình tàu vũ trụ con thoi (space shuttle) của NASA Hoa Kỳ. Nhiệm vụ của hướng này ngày nay là làm sao có chi phí rẻ hơn để có thể thương mại hoá. Để giảm bớt trọng lượng phóng và gia tốc ban đầu và tất nhiên là chi phí, NASA đang cùng một số công ty lớn của Hoa Kỳ đang thử nghiệm một số loại máy bay – tên lửa phóng từ máy bay mẹ trên các tầng khí quyển cao nhất, loại tàu như vậy có thể thâm nhập vũ trụ và trở về Trái Đất bằng phương thức máy bay với một chi phí chấp nhận được.
Hướng nghiên cứu và điều tra lắp thêm động cơ tên lửa đẩy cho máy bay thương mại và quân sự chiến lược cũng đã được tiến hành để tăng cường và đặc biệt quan trọng quan trọng để phóng máy bay giảm độ dài đường băng, tuy nhiên có vẻ như như hướng này đang bị khước từ cho máy bay thương mại trong thời hạn trước mắt .
Đối với máy bay phản lực chiến đấu ngoài yếu tố phát triển theo công nghệ cao với mức độ tối đa vũ trang điện tử, viễn thông, tự động hoá, công nghệ tàng hình… còn có hướng kết hợp lực nâng khí động học cổ điển của máy bay và lực nâng phản lực của động cơ (mà máy bay phản lực cất cánh, hạ cánh thẳng đứng là một ví dụ).
Máy bay Sukhoi Su-27 trong buổi biểu diễn nhào lộn tại triển lãm Hàng không quốc tế. Đây là loại có độ cơ động linh hoạt tốt nhất thế giới hiện nay.
Trong những phong cách thiết kế của Nga, Hoa Kỳ cho những mẫu máy bay chiến đấu sau cuối của họ ví dụ F-22 Raptor và đặc biệt quan trọng là máy bay Sukhoi Su-27 và những đời SU cuối của Nga đã tăng trưởng những cơ cấu tổ chức dẫn hướng luồng khí phản lực được cho phép máy bay có những động tác ” trượt “, ” trườn “, ” lắc “, ” vặn ” rất tinh xảo, tính cơ động linh động cực tốt, máy bay có vẻ như ” không còn quán tính “. Tính năng này sẽ cực kỳ lợi hại khi cơ động tránh tên lửa và luôn chiếm lợi thế vị trí khi không chiến. Xu hướng này là tất yếu cho sản xuất những dòng máy bay chiến đấu sau này và sẽ từ từ dẫn đến năng lực máy bay hoàn toàn có thể trình diễn ” kung fu “, lộn vòng trên không mà vẫn đứng yên một chỗ, lúc bấy giờ xu thế này đang gặp khó khăn vất vả về yếu tố tính kinh tế tài chính, nhưng khó khăn vất vả này không phải là quá lớn .
Đối với máy bay gia dụng thương mại thì ưu tiên số 1 trong hướng nghiên cứu và điều tra là tăng tính bảo đảm an toàn và tính kinh tế tài chính : lúc bấy giờ đang có những giải pháp điều tra và nghiên cứu mạng lưới hệ thống dù cho cả khoang hành khách của máy bay và đã có dự án Bất Động Sản ” tàu cứu hộ cứu nạn trên khoang ” để sơ tán hành khách khi gặp nạn. Để chống cháy nổ máy bay sẽ sử dụng những nguyên vật liệu không hề cháy, lúc bấy giờ những việc này sẽ làm tăng ngân sách hàng không lên quá nhiều, đây đang là đề tài cho những công nghệ tiên tiến nhất là công nghệ tiên tiến vật tư vận dụng cho máy bay … Để tăng tính kinh tế tài chính, xu thế sản xuất máy bay hành khách thương mại là tăng kích cỡ, số ghế hành khách và trong tương lai rất gần sẽ là thời đại của những loại máy bay thân lớn khổng lồ, chở trên 1000 người, hoàn toàn có thể bay không ngừng vòng quanh quốc tế không cần tiếp nguyên vật liệu …
Các máy bay siêu thanh Concorde và Tupolev Tu-144 trong thế kỷ 20 nói chung không được thị trường hàng không tiếp đón nồng nhiệt ngoài yếu tố Ngân sách chi tiêu còn có yếu tố tiếng ồn so với thành phố. Một trong những hướng điều tra và nghiên cứu khí động thân và động cơ máy bay cho thế kỷ 21 là làm thế nào triệt tiêu được tiếng ồn của máy bay mà vẫn duy trì vận tốc siêu thanh …
Đó mới chỉ là những điều rõ ràng trong sự tăng trưởng trong tương lai rất gần còn những nghiên cứu và điều tra thì vẫn còn là bí hiểm của những nhà phân phối máy bay, mà chính những điều tra và nghiên cứu đó quyết định hành động khuynh hướng tăng trưởng của máy bay trên quốc tế .
Buồng lái Su-35, máy bay chiến đấu từng hiện đại nhất của Không quân Nga.
Sự phân loại máy bay là rất nhiều mẫu mã tùy theo tiêu chuẩn phân loại :
Theo hình thức cánh nâng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
- Máy bay có cánh cố định.
- Máy bay trực thăng
Theo công dụng sử dụng
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Theo khối lượng cất cánh
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Có 4 hạng nhu sau :
- Trên 75 tấn
- Từ 30 đến 75 tấn
- Từ 10 đến 30 tấn
- Dưới 10 tấn
Theo thể loại và số lượng động cơ
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Theo thể loại động cơ :
Theo số lượng động cơ :
- Một động cơ
- Hai động cơ
- Ba/bốn/sáu/tám động cơ
Theo sơ đồ cấu trúc
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Theo độ cao cánh so với thân:
- Cánh cao
- Cánh giữa
- Cánh thấp
Theo số lượng tầng cánh :
- Monoplane: một tầng cánh
- Biplane: hai tầng cánh
Theo vị trí bánh lái :
- Kiểu cổ điển: bánh lái ở đuôi
- Không đuôi
- Loại con vịt: Bánh lái đằng trước
Theo thể loại và kích cỡ thân máy bay :
- Thân rộng / thân hẹp: đối với loại 1 thân
- Hai thân
- Khung bay: không có thân chỉ có cánh và khung
Theo vận tốc bay
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
Theo chính sách hạ cánh
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
- Hạ cánh sân bay
- Hạ cánh tàu sân bay: đậu trên tàu sân bay của hải quân
- Thủy phi cơ: hạ cánh, cất cánh trên mặt nước
Theo chính sách tạo lực đẩy
[
sửa
|
sửa mã nguồn
]
- Cánh quạt: lực đẩy ngang nhờ cánh quạt
- Phản lực: lực đẩy ngang nhờ động cơ phản lực
- Phản lực – cánh quạt: lực đẩy ngang nhờ động cơ “PropJet”
- Иностранные армии: Вооружение и техника – Справочник (Воениздат) Mосква 1984 – Sổ tay tra cứu: Vũ khí, kỹ thuật các quân đội nước ngoài – Bản tiếng Nga Nhà xuất bản Quân sự Moskva 1984
- Военный энциклопедический словарь – (Воениздат) Mосква 1986 – Từ điển bách khoa quân sự Nhà xuất bản quân sự Moskva 1986
- Các bài về máy bay trong Wikipedia tiếng Anh và tiếng Nga
Liên kết ngoài
[sửa|sửa mã nguồn]
