Transcript Historie letectví

ZÁKLADY LETECKÉ DOPRAVY
Pod pojmem letecká doprava je třeba si představit dopravu osob, zvířat,
zavazadel, věcí a pošty s využitím letadel.
Letecká doprava je významnou součástí dopravní infrastruktury
Charakteristické znaky: Základy letecké dopravy jsou přímo spojovány se
samotným historickým vývojem letectví.
- Na rozdíl od pozemních typů dopravy je letecká dopravní cesta
prostorová a využívá tak velkou část vzdušného prostoru troposféry
- Umožňuje dopravu osob, zboží a pošty vysokými rychlostmi na velké
vzdálenosti
- Umožňuje dopravu osob, zboží a pošty tam, kde nejsou k dispozici
pozemní dopravní cesty
- Patří mezi nejbezpečnější dopravní systémy
Letecká doprava je nejvhodnějším dopravním prostředkem pro
dopravu na velké vzdálenosti, zejména mezi kontinenty
Oproti dopravě vodní a železniční má letecká doprava větší spotřebu
energie (pohonných hmot) vztaženou na hmotnost dopravovaného
nákladu a vzdálenost
Základy letecké dopravy jsou přímo spojovány se samotným historickým
vývojem letectví.
Historie letectví
Létání je uskutečnění pohybu ve vzdušném prostoru zemské atmosféry.
Schopnost létat mají zejména ptáci a hmyz, dále někteří savci (netopýři) a také
ryby.
Určitou schopnost klouzavého letu mají také někteří savci (poletucha),
obojživelníci a hadi.
Člověk vždy toužil létat jako ptáci a v celé historii usiloval o zvládnutí létání.
Zpočátku to byl pouze sen a k tomuto snu se nám zachovaly bájné příběhy.
Nejznámější řecká báje o Daidalovi a jeho synu Ikarovi
Daidalos s Ikarem byli po zhotovení navrženého bludiště pro stvůru Minotaura,
syna krále Minoa, uvězněni na Krétě, aby nevyzradili strašné tajemství. Podařilo
se jim ale uniknout díky křídlům, které Daidalos zhotovil z ptačích letek
spojených navzájem v křídla pomocí vosku. Ikaros, který byl unešený úžasným
pocitem z létání, letěl příliš vysoko a slunce způsobilo svým teplem, že vosk
držící jednotlivé letky křídel změkl, letky byly z křídel vylomeny a Ikaros se zřítil
do moře, kde zahynul. Daidalos svůj let bezpečně dokončil a unikl tak ze zajetí
krále Minoa.
Daidalos pracující na konstrukci Ikarových křídel.
Ilustrace převzatá z reliéfu na Villa Albani v Římě, 1. až 2. století N.L
Historicky prvním doloženým umělým létajícím předmětem je drak,
který byl vynalezen v Číně již ve 2. století před N. L.
V počátcích rozvoje civilizace si lidé nedovedli představit létání jinak,
než jako ptáci, tedy s mávavými křídly. Protože konstrukce mávavých
křídel byla v obtížná, zaměřovaly se první pokusy na modely s pevnými
křídly, podobnými ptačím, tedy kluzáky, které pro let čerpaly
potenciální energii z nadmořské výšky stroje a klouzavým letem se
snášely z vyvýšeného místa dolů
Jedním z průkopníků klouzavého létání byl v 11. století n. l.
anglický benediktinský mnich Eilmer of Malmesbury (také
známý jako Oliver).
Teprve Leonardo da Vinci (1452-1519) byl prvním člověkem, který
uvažoval o létání z vědeckého hlediska. Své představy převedl do skic
a výkresů, které v pozdější době inspirovaly další myslitele. Přinesl
první technický návrh létajícího stroje, který byl opět postaven na
principu mávavých křídel (ornitoptéry).
Ovšem tento způsob letu vyžaduje daleko hlubší znalosti z oblasti
aerodynamiky, pevnosti a mechaniky letu včetně zajištění pohonu
a proto jejich vývoj trval ještě dlouhou dobu.
První použitelné řešení přinesla cesta využití teplého vzduchu –
technologie balonu. Podnět přišel od dvou Francouzů bratrů
Montgolfierových, kteří vypozorovali, že teplý vzduch nad ohněm
stoupá.
První let člověka byl uskutečněn v horkovzdušném balonu o objemu
1,700 m3 – aerostatu 21. listopadu 1783. Konstruktéry balonu byli
bratři Joseph-Michel Montgolfier (26. 8. 1740 – 26. 6.1810) a
Jacques-Étienne Montgolfier (6. 1. 1745 – 2. 8. 1799). Oba bratři
sestrojili balon o průměru 10 m a pasažéry byli – ovce, husa a kachna.
Úspěšný pokus skončil bezpečným přistáním po cca 3 km.
První veřejný let cestujících na světě se uskutečnil 21. listopadu
1783.
Pilotem balonu byl Pilatre de Rozier a cestujícím armádní důstojník
markýz d’Arlandes. Oba vzduchoplavci vzlétli v Paříži v blízkosti parku
Buloňský les, vystoupali do výšky téměř 1000 m a za letu trvajícího
25 minut přeletěli Paříž a uletěli dráhu 9 kilometrů, přičemž
bezpečně přistáli na předměstí Paříže.
První formulace fyzikálních podmínek letu letadla těžšího
vzduchu a konstrukční koncept letadla s propulsním
systémem (pohonem) podal Sir George Cayley otec
letectví (narozen roku 1773 v Scarborough v Anglii,
zemřel v roce 1857)
Schematický náčrtek konstrukce letadla obsahujícího všechny základní funkční
části:
Křídlo, směrové a výškové řídící plochy, kabinu pro pilota, podvozek a propulsní
systém představený jakýmisi vesly. V té době ještě nebyla známa vrtule.
V té době ovládly leteckou dopravu balony, přestože byly
prakticky neřiditelné a ovládaly je pouze přírodní síly. Návrhy na
využití parního stroje se ukázaly, vzhledem k velké váze, jako
nevyhovující. Doprava tedy čekala na éru spalovacích motorů.
Prvním strojem se spalovacím motorem byla až vzducholoď No.1
Brazilce Alberta Santose Dumonta, který poprvé vzlétl 28
listopadu 1898.
Německo bylo v té době hlavním nositelem vývoje a využití
řiditelných vzducholodí. Nejznámější jsou vzducholodě hraběte
Zeppelina. První s označením LZ-1 měla délku 140 m, šířku více
jak 12 m a objem kolem 11 320 m3. Poměrně slabé motory ale
dovolovaly vyvodit max. rychlost pouze 27 km/hod.
Vzducholoď Graff Zeppelin LZ 127
Objem vodíkové náplně činil 85 036 m³, délka 236 m, cestovní
rychlost 115 km/h, maximální rychlost 130 km/h, dolet
12 000 km. Vzducholoď byla vybavena pěti motory Maybach VL 2
po 390 kW, poháněnými speciálně vyvinutým „modrým plynem“
(směs propylenu, methanu, ethanu, butylenu a vodíku), který
měl stejnou hustotu jako vzduch a jeho spotřeba se tedy
neprojevovala změnou vztlaku vzducholodi. Jeho zásoby, uložené
ve speciálním balonetu, činily 30 000 m³. Vzducholoď měla
duralovou tuhou kostru s centrálním kýlem, cestující a posádka
dleli v gondole umístěné pod přední částí trupu.
Během deseti let úspěšného provozu urazil Graf Zeppelin za
17 177 letových hodin (to jsou 2 roky čistého času) 1 700 000 km,
dopravil 34 000 cestujících a 78 tun pošty.
Vzducholoď Graff Zeppelin LZ 129 - Hindenburg
Materiál primární konstrukce: dural
Délka: 245 m, (jen o přibližně 25 m kratší než Titanic)
Průměr: 41 m v
Obsah vodíku: zhruba 200 000 m2rozděleného do 16 oddílů
Celkový vztlak: cca 240 tun
Užitečné zatížení:
112 tun
Pohon: 4 dieselové motory Mercedes Benz o výkonu 890 kW každý
Max. rychlost: 135 km/h
Potah: Impregnovaná bavlna potažená hliníkovým prachem
Počet cestujících a členů posádky: 72 pasažérů (50 při transatlantickém letu),
61 členů posádky a náklad (v nákladním prostoru na zádi se dokonce
přepravovaly i malé automobily). V zájmu lepších aerodynamických vlastností
byly kabiny pasažérů umístěny uvnitř trupu. Vysoký komfort pro cestující:
teplá jídla, sprchy se studenou i teplou vodou, v klubovně na vyhlídkové
palubě hrál dokonce pianista na duralové piáno
Cena letenky: byla srovnatelná s levnějším automobilem.
První let absolvoval Hindenburg v březnu 1935 a v červnu téhož roku provedl
rekordní dvojnásobný přelet Atlantiku v čase 5 dní, 19 hodin a 51 minut.
Přestože vývoj vzducholodí a jejich využití se neustále
zdokonalovalo, jejich používání ukončila tragická nehoda, po
které jejich komerční využití prakticky skončilo.
Po vzducholodích nastala éra strojů těžších než vzduch. Letečtí
průkopníci toužili létat na řiditelných strojích vybavených křídly a
motorem. Neocenitelnou kapitolou v tomto období byly lety na
kluzácích zejména v oblasti aerodynamiky a propracování řízení.
V dalším vývoji se ukázalo, že velkým problémem bude nalezení
vhodné pohonné jednotky. Konstrukce motoru musela splňovat
určitá kritéria. Motor musel být především poměrně výkonný a
lehký.
První motorový let v historii uskutečnili bratři Wilbur a Orville
Wrightovi na písečné kose v osadě Kitty Hawk v Severní Karolíně.
První let pilotoval Orville. Let trval jen 12 vteřin, přičemž uletěná
vzdálenost byla 37 metrů. Letadlo startovalo ze dřevěné kolejnice
položené šikmo ze svahu písečné duny se sklonem 9 stupňů proti
větru vanoucímu od severu v době letu rychlostí mezi 32 až 40
km.h-1.
Z hlediska Evropy je třeba vzpomenout průkopníka letectví Louise
Blériota, který se svým strojem Model XI překonal dne 25 července
1909 Lamanšský průplav a získal sponzorský dar listu The Daily Mail ve
výši 25 000 franků.
Značný pokrok v letectví obdobně jako v jiných oblastech přineslo
období První světové války. Letadla již běžně používala spalovací
motory, poháněné vrtule, jeden nebo dva páry křídel zajišťujících
vztlak, stabilisátory a pohyblivé ovládací plošky. Podstatně se
zdokonalila aerodynamika, zvýšil se výkon motorů a tím i obratnost a
manévrovost letounů. Výraznou úlohu v tomto vývoji hráli především
letečtí odborníci Německa, Anglie a Francie. Z německých strojů to byl
především aerodynamický dvojplošník Albatros D.I. a v letectvu
Dohody to byl francouzský SPAD VIII.
Nejslavnější váleční piloti byli
přezdíváni jako esa.
Nejznámější z nich byl
bezesporu Němec Manfred
von Richthofen – legendární
„Rudý baron“ s 80 sestřely.
Historie letectví v Čechách a Československu
První let v království Českém
Ing. Jan Kašpar s letounem Blériot
16.4.1910 v Pardubicích přelet ve výšce 20 – 25m, cca 2 km
13.5.1911 let Pardubice – Praha, Velká Chuchle,
délka letu 121km ve výšce kolem 800m, doba letu 92 min
Začátky letecké dopravy v Československu
6.října 1923 založeny Československé státní aerolinie, předchůdce
dnešních ČSA.
První dopravní let z Prahy do Bratislavy se uskutečnil 29. října 1923. Tehdy
překonal vzdálenost 321 km, šéfpilot Karel Brabenec letounem Aero A-14
(Brandenburg).
Zrod a vývoj dopravního letectví
Až do první světové války byla letadla považována
především za nástroj k sportovnímu vyžití a k válečným
účelům. Po válce bylo mnoho vycvičených pilotů a
letadel, které neměly praktické využití. Řada těchto
pilotů si odkoupila letadla a začala provozovat
vyhlídkové lety a malou přepravu osob na způsob jakési
taxi služby. Civilní letectví vznikalo ale i z nutnosti
k tomu, že byla převážně zničena železniční doprava i
cesty. Rovněž se ukazovala i potřeba překonávat moře.
První letecké společnosti v Evropě vznikaly v roce 1919. Mezi
použitou technikou v Německu byly ještě vzducholodě Zeppelin
(Berlín – Výmar). Následovaly anglické a francouzské společnosti
používající již letouny (Paříž – Brusel a Paříž – Londýn). V roce 1924 se
několik britských společností spojilo do Imperial Airways a o dva roky
později došlo k obdobnému spojení německých společností v jednu
Deutsche Luft Hansa. V roce 1933 ve Francii vznikla společnost Air
France.
Leteckou dopravu však omezovala i samotná existence letadel. Po
válce nebyla prakticky žádná letadla určená k přepravě cestujících.
Proto byly v počátku využívány převážně vícemotorové bombardéry
nebo dvou až třímístné jednomotorové letouny. Takováto přeprava
byla ovšem značně nepohodlná jak z hlediska komfortu tak i hluku.
První verzí letounu určeného k přepravě osob byl anglický letoun
Vimy Commercial, který vzlétl poprvé v dubnu 1919 a umožňoval
přepravu 10 osob a jejich zavazadel. Ve Francii byl používán letoun
F.60 Coliath umožňující přepravu 12 cestujících a v Německu Junkers
F13, první celokovový jednoplošník navržený pro přepravu osob.
Další slavnou německou firmou byl Fokker, který v roce 1924
představil stroj s označením F VII, hornoplošník s řadovým motorem
Rolls-Royce.
První americkou poválečnou leteckou společností byla
Aeromarine West Indies Airways vzniklá v roce 1920. Po roce
1925 vznikalo velké množství dalších leteckých společnost.
Světový vývoj v této oblasti pokračoval velmi rychle, ale
technická revoluce nastala až v průběhu a po druhé světové
válce. Začaly se vyrábět skutečně moderní letouny, které změnily
tvář obchodní letecké dopravy. Hlavním představitelem tohoto
technického pokroku představovaly letouny Douglas Commercial
(DC-1, DC-2 a DC-3 Dakota) a letouny firmy Boeing (Boeing 247).
DC-2
Boeing 247
Následovala éra velkých dopravních letadel. Po skončení války
byla civilní letecká doprava obnovena na letištích a v některých
případech i na linkách, používaných za války vojenskými letadly.
Do tohoto období spadá éra vynikajících letounů s pístovými
motory – Douglas DC-6 a DC-7, Lockheed Constellation, Super
Constellation a Boeing 377 Stratocruiser. Letouny měly již kvalitní
vybavení a přetlakované kabiny.
DC-6
Velký přelom v obchodní letecké dopravě přinesl vývoj a
používání proudových motorů. V počátečních obdobích se sice
jejich použití potýkalo především s velkou spotřebou paliva, ale
v období kolem roku 1947 se podařilo tento problém částečně
vyřešit snížením spotřeby ve výškách nad 10 000 m a možnému
snížení potřebného tahu vzhledem k nižšímu odporu vzduchu.
Prvním proudovým letounem pro leteckou dopravu byl britský
letoun Comet První let byl v červenci 1949. Británie měla v té
době ve vývoji proudových motorů jediný náskok před Amerikou.
Comet byl čtyřmotorový proudový dopravní
letoun a byl první s proudovými motory, který
byl určený pro osobní dopravu. S modelem
Comet 1 začala společnost BOAC létat na
pravidelných linkách v roce 1952.
Dobré jméno tohoto typu poškodily tři vážné
nehody v roce 1954 způsobené únavou
materiálu v kabině, hlavně u obdélníkových
oken, které byly příčinou náhlého poklesu tlaku.
Proto byly tyto verze ihned staženy ze služby a
náhradou byl spolehlivý letoun Comet 4 s
kruhovými okny. Tato verze absolvovala první let
27. 4. 1958.
Na základě zkušeností, přistoupila i společnost Boeing k vývoji
svého letounu. Projektanti pochopili, že je třeba vyrobit letoun
s větší přepravní kapacitou a s variabilitou pro použití jak
k přepravě osob, tak i ve vojenské oblasti jako tankovací
letadlo. Tak vznikl letoun Boeing 707, který poprvé odstartoval
v červenci 1954. Jeho další verzí byl první zaoceánský letoun
Boeing 707-320 Intercontinental. Obdobnou cestou se vydal
další výrobce dopravních letadel společnost Douglas, který
přišel s letounem DC-8.
Boeing 707
DC-8
Další vývoj a zkušenosti vedly Boeing k výrobě nového stroje
B 727. Tento letoun měl několik zásadních inovovaných prvků:
křídlo bylo vybaveno novým systémem klapek, které snižovaly
pádovou rychlost a tím umožňovali i provoz na dráhách dlouhých
pouze 1500m, použil 2 nové ekonomičtější méně hlučné motory
a zachování stejné velikosti trupu jako u 707 a tím možnost
přepravovat až 120 cestujících. Ukázalo se, že tento letoun má
oproti předpokladům ještě lepší schopnosti.
Boeing dále pracoval na vývoji dalšího letounu, který by byl
ekonomičtější a předpokládalo se jeho použití na kratších
vzdálenostech. Výsledkem byl letoun dvoumotorový B 737 pro
100 cestujících, který provedl první let v dubnu 1967.
Následovala prodloužená verze 737-200 umožňující přepravu až
130 cestujících. Uvedený typ se po řadě úprav, především
motorů a avioniky, vyrábí dodnes.
Rozšíření letecké dopravy v šedesátých letech přineslo
velký zájem obyvatelstva o rychlou a bezpečnou
přepravu. V té době vznikly i dva velké letecké projekty.
Objevilo se opět soupeření mezi Evropou a Amerikou.
Evropa se rozhodla jít cestou nadzvukového letounu
(Francie a Velká Británie) a Amerika projekcí
velkokapacitního letounu. Evropský letoun byl nazván
Concorde, který umožňoval let rychlostí 2,2 M (2320
km/hod) ve výšce kolem 15 600 m. Po úpravách se na
palubu vešlo až 136 cestujících. První let se uskutečnil
v březnu 1969. Obdobný projekt probíhal i v Sovětském
svazu s Tupolevem TU 144.
Ve Spojených státech se mezitím rozhodovalo mezi
velkokapacitním letounem a obdobným nadzvukovým
letounem jako v Evropě. Nakonec byl schválen a
realizován velkokapacitní projekt na výrobu Boeingu
747. Poslední verze letounu 747-400 s novými motory
se vyrábí dodnes. Má max. vzletovou hmotnost přes
437 000 kg, dolet 13 460 km a max. kapacitu 568
cestujících.
Následný vývoj ukázal, že je stále větší poptávka po
dvoumotorových prostorných proudových letounech
pro 300 cestujících. Tak začal na základě dohody
projekt Airbus A300. Na základě dohody se vývoje a
stavby zúčastňují Francie, Velká Británie, Německo a
později i Španělsko. První let proběhl v říjnu 1972.
Největší současné dopravní letadlo světa
Airbus A 380
Cena letadla je přibližně 8,2 miliardy Kč
Délka: 73 m
Rozpětí: 79,8 m
Výška: 24,1 m
Průměr trupu: 6,95 m
Maximální vzletová hmotnost: 650 tun
Kapacita: 800 pasažérů
Maximální kapacita: 880 pasažérů
Maximální rychlost: 1 062 km/h
Maximální množství paliva: 388 000 litrů
Dolet: 14 450 km
Optimalizovaný dolet: 15 100 km
Boeing se vydal jiným směrem. Předpokládá vyrobit
Boeing Sonic Cruiser, menší ale rychlejší letoun
s velkým doletem. Jeho let by měl probíhat ve
výškách 12 000-15 000m rychlostí 0,98 M. Kapacita
by měla odpovídat cca 300 cestujícím.
Současná dopravní letadla s dvouproudovými
motory - Boeing 777
777-300ER - 365 cestujících,
Dolet 14 685 km.
Maximální vzletová hmotnost je 351 tun.
Cestovní rychlost je 0.84 Mach, tedy 896 km/h.
Největší současné transportní letadlo světa Antonov
AN - 225 Mrija
Posádka: 6 osob - dva piloti, dva letový
inženýři, navigátor a radista
Délka: 84 m
Výška: 18,20 m
Rozpětí křídel: 88,40 m
Plocha křídel: 905 m2
Dolet: 15 400 km prázdná
9 600 km s nákladem 100 tun
4 500 km s nákladem 200 tun
Pohon: 6 x Progress D-18T Series 3 turbofans
Tah: 229kN
Vzletová hmotnost: 600 tun z toho může být
250 tun nákladu
Rychlost: 800 - 850 km/h
Objem nádrží: více než 300 000 l
Počet strojů: 2 kusy
Nová éra vzducholodí
P-791 je experimentální aerostatic / aerodynamická hybridní vzducholoď vyvinutá LockheedMartin Corporation. První let P-791 byl uskutečněn dne 31. ledna 2006. Obsahuje unikátní
Tri-tvar trupu, s polštářky ve tvaru disku na dně pro přistání
Nový Lockheed P-791 patří k mnohem podivnějšímu druhu létajících strojů, které jsou
vlastně levobočky pravých vzducholodí. Označují se jako hybridy, nebo přesněji jako hybridní
vzducholodě. Kombinují totiž v sobě princip letadel lehčích než vzduch s principy letadel
těžších vzduchu. I když to zdánlivě u vzducholodi nedává smysl, znamená to, že vlastně lehčí
než vzduch nejsou. Nosnost plynové náplně tvoří jenom část síly potřebné k letu. Zbytek
dodává aerodynamický vztlak vytvářený pohybem samotného tělesa vzducholodi a případně
také přídavnými křídly a motory.
Výhody by měly být zřejmé – obrovská nosnost a velký dolet získané od vzducholodí a k
tomu ovladatelnost a možnost startu s nadměrným nákladem získané od letadel.
Nová generace vzducholodí má být nasazena na pravidelných leteckých linkách, při
záchranných akcích, lesních požárech, námořních operacích a dokonce i na bojištích. Možná
jsme právě na počátku éry, ve které znovu ovládnou oblohu.
Lockhed P 791
Kontrolní otázky
•
•
•
•
•
•
•
Historie
Čím se zabývá letecká doprava?
– přeprava osob, zvířat, zavazadel, věcí a pošty
Kdo jako první zkonstruoval a na jakém základě provedl první let
– bratří Montgolfierové
Které jsou historicky nejznámější vzducholodě, z hlediska konstrukcí?
– Zeppelin 129 Hindenburg
Kdo první zahájil éru letectví v Československu?
– Ing. Jan Kašpar s letounem Bleriot XI, První úspěšný let provedl dne 16. dubna 1910, kdy proletěl
dráhu 2 km ve výši 20-25 metrů.
Kdy byly založeny československé aerolinie?
– 6.října 1923 československou vládou jako Československé státní aerolinie. O dvacet tři dní později se
uskutečnil první let z Prahy do Bratislavy. Vzdálenost tehdy překonal šéfpilot Karel Brabenec strojem
Aero A-14.
– 7. dubna 1937 se základna ČSA přesunula z Kbelského letiště na nově otevřené Ruzyňské mezinárodní
letiště, jehož stavba byla oceněna zlatou medailí na Mezinárodní výstavě umění a techniky v Paříži.
Od tohoto roku se také na palubách letounů ČSA začaly objevovat letušky. V roce 1938 začaly
fungovat pravidelné spoje do Paříže, Říma, Budapešti a Bruselu.
Který typ letounu s nadzvukovou rychlostí byl komerčně nasazen na mezinárodní dopravu?
– Concorde - nadzvukový dopravní letoun, který provozovaly British Airways a Air France. Letová výška
byla 15 km po startu a postupně stoupala na 18 km, rychlost letu byla kolem 2,0-2,2M.