Vliegtuig

Vliegtuig

Aandrijving	motor (soms)
Periode	vanaf begin 20e eeuw
Snelheid	65 - 2173 km/u
Infrastructuur	luchtruim, luchthaven
Doelgroep	personen/vrachtvervoer

Beluister ₊^?

Een vliegtuig is een luchtvaartuig dat kan opstijgen omdat zijn statische vleugeloppervlakken door verplaatsing door de lucht lift opwekken. Hierdoor wordt het mogelijk gemaakt om een controleerbare vlucht te maken. Het vliegtuig blijft derhalve in de lucht doordat het voorwaartse snelheid heeft. Een vliegtuig onderscheidt zich van een luchtschip in het algemeen doordat het zwaarder is dan lucht.

Inhoud

1 Naamgeving
2 Hoe vliegt een vliegtuig?
- 2.1 Laminair en turbulent
- 2.2 Loslating en overtrekken
3 Motoren
4 Bekende vliegtuigen
5 Vliegtuigfabrieken
6 Types vliegtuigen
7 Zie ook
8 Trivia

[bewerk] Naamgeving

Hoewel er veel luchtvaartuigen zijn, noemt men ze niet allemaal vliegtuig. Een helikopter (een toestel met roterende draagvlakken) geldt voor de Nederlandse wetgeving als vliegtuig. Een zweefvliegtuig echter niet. Toestellen die lichter zijn dan lucht, dat zijn dus de ballonnen en luchtschepen, gelden ook niet als vliegtuigen.

[bewerk] Hoe vliegt een vliegtuig?

Zie Liftkracht voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Vliegtuig in de lucht

Een vliegtuig, in de klassieke zin, kan vliegen dankzij zijn voorwaartse snelheid. Als de vleugel met de voorrand iets omhoog in de wind staat, ontstaat er door de beweging een reactiekracht die het vliegtuig omhoogdrukt, de zogenaamde lift of draagkracht. Deze 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:

$L = {\textstyle{1 \over 2}}C_l \cdot \rho \cdot V^2 \cdot S$

Hierin is:

L = Liftkracht [N]

V = snelheid [m s^-1] van de lucht ten opzichte van het vliegtuig.

ρ = dichtheid [kg m^-3] van de lucht.

S = Oppervlakte van de vleugel.

C_l = Liftcoëfficient.

De liftcoëfficiënt hangt af van zowel de eigenschappen van het vleugelprofiel, als van de invalshoek. Ook hoe groter de invalshoek, hoe groter de liftkracht en, zie formule, hoe groter het vleugeloppervlak of de snelheid is, hoe groter de lift is. Als nu een vliegtuig gaat landen, moet het langzamer gaan vliegen. Daardoor neemt de liftkracht sterk af (2 x zo langzaam, 4 keer minder lift, want kwadraat!), terwijl het gewicht vrijwel gelijk blijft. Een beetje minder lift is gewenst omdat het vliegtuig naar beneden moet, maar om te voorkomen dat het vliegtuig neerstort, moet de lift ondanks de lagere snelheid toch ongeveer gelijk blijven. Dit kan op twee manieren: de invalshoek vergroten door met de neus iets omhoog rechtuit te vliegen, of door de vleugelvorm sterker te krommen.

Het is daarom dat een vliegtuig voor het landen eerst langzaam vliegend met de neus omhoog komt aangevlogen. Om nog langzamer te kunnen vliegen steekt hij zijn welvingskleppen (Eng. flaps) uit waardoor het vleugeloppervlak krommer en groter wordt en dus de liftcoëfficiënt weer toeneemt. Zo behoudt het vliegtuig bij dalende snelheid een liftkracht die gelijk is aan zijn gewicht. De schuine stand en de welvingskleppen zorgen wel voor veel meer luchtweerstand. Deze moet gecompenseerd worden met een hogere stuwkracht van de motor. Hoe langzamer het vliegtuig vliegt, hoe boller en schuiner de vleugel moet staan, hoe meer vliegweerstand er is en hoe harder de motor moet draaien (in tegenstelling tot rijden, dat kost minder energie naarmate de snelheid lager is).

Daar ook de luchtdichtheid een rol speelt, heeft dit invloed op het opstijgen en landen op een hoogvlakte of bij hitte, en op de lengte van de start en landingsbaan. Op grote hoogte of bij grote hitte is de lucht veel ijler en heeft het vliegtuig een veel langere startbaan nodig om zo snel kunnen te rijden, dat de liftkracht groter is dan het gewicht. Op het einde van de startbaan overigens gooit de piloot met het staartvlak de neus omhoog waardoor de lift op de vleugel met de hoek ook omhoog vliegt. Die enorme lifttoename is nodig om het gigantische gewicht van het vliegtuig opgang en zo omhoog te krijgen.

[bewerk] Laminair en turbulent

De stroming langs een vleugel(-profiel) zal in eerste instantie laminair zijn. Daarbij stroomt de lucht keurig in laagjes langs het vleugeloppervlak. Hoe dichter op de vleugel, hoe langzamer (gemeten vanaf de vleugel) de lucht in het laagje beweegt. Deze vorm van stroming levert de kleinste profielweerstand op. Om met minimale 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 weerstand veel groter dan bij laminaire stroming, omdat bij turbulentie de lucht wild mengt en op die manier, vanaf de grond gemeten, veel meer stilstaande luchtdeeltjes op de bewegende vleugel laat botsen dan bij laminaire stroming. Deze remmen dus de vleugel sterker af. Echter heeft turbulente stroming het voordeel dat het later van de vleugel zal loslaten (zie hieronder voor loslating). Daarom hebben moderne verkeersvliegtuigen vaak kleine, enkele centimeters grote, 'spoilers' op hun vleugels. Deze maken de laminaire stroming op een gewenst punt turbulent zodat er uiteindelijk minder stuwkracht nodig is voor eenzelfde snelheid/lift.

Uiteraard is een laminaire stroming die later loslaat nog gewenster; dit kan onder andere 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 de techniek is nog niet toepasbaar door technische moeilijkheden.

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.

[bewerk] Loslating en overtrekken

normale vlucht en diep overtrokken vlucht

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. Met 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 overtrekking' (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 daarom geen lift geven. Omdat roer 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, 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. spoilers), 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).

[bewerk] Motoren

Om een vliegtuig aan te drijven wordt in het algemeen een motor gebruikt. Tegenwoordig (2006) zijn er zeven types motoren in gebruik:

[bewerk] Propelleraandrijving

een zuigermotor (zie stermotor, radiaalmotor) die een propeller aandrijft, efficiënt tot ongeveer 250 km/h, hoe sneller hoe minder trekkracht
de turbopropeller: een straalmotor zonder stuwkracht die een propeller aandrijft, efficiënt tot 450km/h, hoe sneller hoe minder trekkracht

[bewerk] Straalaandrijving

de turbofan: een straalmotor met stuwkracht die een veelbladige propeller in een grote koker met stilstaande propellers aandrijft, dankzij ingepakte propellers zeer efficiënt tot 1000 km/h, bovendien relatief stil dankzij langzame propellerlucht die om snelstromende uitlaatlucht stroomt, voor grote verkeersmachines, weinig afname stuw/trekkracht met snelheid
de straalmotor: met een compressor aangedreven door een uitlaatturbine, stuwkracht door zeer snel uitstromende hete lucht, licht en eenvoudig maar inefficiënt en lawaaierig, voor kleine verkeersmachines en gevechtsvliegtuigen, vrijwel constante stuwkracht
de ramjet: een straalmotor zonder compressor voor snelheden van mach 2 tot mach 6
de scramjet: een straalmotor zonder compressor voor snelheden van mach 5 tot mach 20
de raketmotor gebruikt geen buitenlucht voor verbranding maar een meegenomen oxidator (bv. vloeibare zuurstof of ammoniumperchloraat, zoals in de Space Shuttle) en wordt vooral in ruimteschepen en raketwapens gebruikt. Bij raketvliegtuigen wordt de voortstuwing uitsluitend verkregen door een raketmotor die de machine de benodigde snelheid geeft. Deze is zo krachtig dat een vleugel niet of slechts zeer miniem aanwezig behoeft te zijn.

[bewerk] Geen aandrijving

Er bestaan ook vliegtuigen zonder motor, de zweefvliegtuigen. Bij deze vliegtuigen wordt de snelheid gemaakt door onder een kleine hoek te dalen. De piloot van een zweefvliegtuig probeert tevens gebruik te maken van thermiek. Thermiek is warme lucht die naar boven stijgt. Door rondjes te draaien in de thermiekbellen kan het zweefvliegtuig hoger komen. Daardoor kan het zweefvliegtuig lang in de lucht blijven en grote afstanden afleggen.

[bewerk] Bekende vliegtuigen

Zie Lijst van vliegtuigtypes voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Airbus: Airbus A300 · Airbus A310 · Airbus A318 · Airbus A319 · Airbus A320 · Airbus A321 · Airbus A330 · Airbus A340 · Airbus A380

Antonov: Antonov An-124 · Antonov 225

Boeing: Boeing 707 .Boeing 707-120 · Boeing 717 · Boeing 727 · Boeing 737 · Boeing 747 · Boeing 757 · Boeing 767 · Boeing 777 · Boeing 787 · B-52 Stratofortress .

Douglas: DC-3 DC-8 - DC-9 - DC-10 - MD-11

Fokker: Fokker F-28 · Fokker 50 · Fokker 70 · Fokker 100

Tupolev: Tupolev Tu-134 · Tupolev Tu-144 · Tupolev Tu-154 · Tupolev Tu-204

Overige: B-2 Spirit · Concorde · Constellation · Eurofighter · F-16 · Gloster Meteor · Hawker Hurricane · Heinkel He 111 · Heinkel He 177 · Joint Strike Fighter · Lockheed C-5 Galaxy · Supermarine Spitfire · Lockheed U-2

[bewerk] Vliegtuigfabrieken

Zie ook de lijst van vliegtuigbouwers naar land van herkomst

[bewerk] Types vliegtuigen

Deltavlieger · Eendvliegtuig · Ultralight · Verkeersvliegtuig · Zweefvliegtuig · Watervliegtuig · Jachtvliegtuig · Straaljager · Sportvliegtuig · Propellervliegtuig · Helikopter · Vrachtvliegtuig · Modelvliegtuig · Gevechtsvliegtuig · Spionagevliegtuig · Bommenwerper · Trainervliegtuig · Space Shuttle · Vliegboot

[bewerk] Zie ook

Vleugel · Luchtballon · Zeppelin · Luchtvaartnavigatie · Parachute · Luchtvaart · Luchtverkeersleiding ·Geluidsbarrière · Vliegsimulator · Vliegeren · Koninklijke Luchtmacht · Supersonische snelheid · Vliegveld · Vliegtuigstreep · Automatische piloot · Piloot

[bewerk] Trivia

In luchtvaartkringen wordt een vliegtuig ook wel een kist genoemd.

{{{afb_links}}}	Vervoermiddelen		{{{afb_groot}}}
auto · vrachtauto · motorfiets · fiets · bromfiets · snorfiets · scooter · tractor · bus · trolleybus · tram · metro · trein · boot · vliegtuig · helikopter			{{{afb_groot}}}

Door hier te klikken kunt u dit artikel beluisteren ^{(help of meer info)}. Na het opnemen kan het artikel gewijzigd zijn, waardoor de tekst van de opname wellicht verouderd is. Zie info over deze opname.

Categorieën: Wikipedia:Gesproken Wikipedia | Vliegtuig