Letadlo
5/2010
Prostředky pro přepravu vzduchem můžeme rozdělit na dvě základní kategorie:
a) prostředky lehčí než vzduch - sem patří balony a vzducholodě
b) prostředky těžší než vzduch - letadla, vrtulníky, rakety a přidáme i padáky
 



















Letadlo je prostředek těžší vzduchu, u něhož je vztlaku (nadnášecí síly) dosaženo pomocí pevného křídla.

Základní podmínkou pro to, aby se letadlo vzneslo a udrželo ve vzduchu, je stav, kdy bude na křídlo při určité rychlosti dopředného pohybu působit vztlak, který se rovná  tíze letadla.
Při ofukování profilu křídla proudem vzduchu, ke kterému dochází vlivem dopředného pohybu letounu, vzniká na jeho horní straně oblast sníženého tlaku - podtlaku. Na spodní straně křídla naopak vznikne oblast zvýšeného tlaku - přetlaku. Letící křídlo bude tedy shora vzduchem přisáváno a zespodu tlačeno. Výsledný efekt nazýváme aerodynamickým vztlakem. Přibližně 2/3 celkového tlakového rozdílu tvoří podtlak nad křídlem a asi 1/3 přetlak pod křídlem. Sání na horní straně profilu má na celkovém vztlaku daleko větší podíl, než přetlak na spodní straně profilu.

 Proto taky potřebuje klasické letadlo vzletovou dráhu, protože při vzletu se musí z nuly rozjet na vzletovou rychlost (tedy rychlost, při níž ho síla působící na křídla unese ve vzduchu).

Vztlaku na křídle se dosahuje jeho vhodným profilem. Zjednodušeně to můžeme popsat tak, že křídlo je rovné na spodní ploše a vypouklé na horní ploše. Při pohybu je křídlo obtékáno vzduchem. Na horní ploše musí vzduch obtéci křídlo po delší dráze. Vzduch nad křídlem, rozprostřený po delší dráze je řidší než vzduch pod křídlem. 

Pohon letadla slouží k dosažení a udržování potřebné rychlosti, ale letadlo nenese.

Pozn.: U kolmo startující rakety musí mít pohon takový výkon, aby celou překonal tíhu rakety, zvedl ji a udělil jí zrychlení - velmi náročné na palivo. U vrtulníku obstarává vztlak horizontálně položená vrtule, kterou si můžeme představit jako křídlo u letadla, ale rotující - výhodou je možný start z místa, možnost visení a manévrovací schopnosti. U klasického padáku by nadnášecí síla neměla převýšit tíhu soustavy padák + člověk, protože by nám mohla neřízeně odletět, a to byl průšvih. U řiditelných padáků pro paragliding, které mají i profil křídla, je to jev vítaný a pohonem jsou stoupavé vzdušné proudy.          

Výjimkou z výše uvedeného jsou některé hybridní konstrukce jako např. kolmostartující letadla nebo křižující raketová střela.
Kolmostartující letadla s proudovými motory mají motory se špičkovým výkonem (a nastavitelným systémem výtokových trysek),  který dovoluje v režimu kolmého startu, přistání nebo visení,  překonat tíhu letadla. Mnohem ekonomičtější je ovšem využívat klasický start a přistání.
Křižující raketová střela naopak je raketou, které pomáhají v letu i v manévrování křídla (rozevírají se až po vypuštění rakety).  
 

Letadla můžeme dělit např. :
podle pohonu motorová vrtulová - s pístovými motory (rotačními, řadovými nebo hvězdicovými)
    turbovrtulová - vrtule zůstává, ale motor je turbovrtulový (má turbínu)
    proudová - proud horkých plynů pohání letadlo
    dvouproudová - kromě proudu horkých plynů vyvozuje přídavný tah dmychadlo v přední části motoru
  bezmotorová kluzáky - starší stroje, jen klouzaly dolů - krátké lety
    větroně - využívají termických stoupavých proudů, umožňují i delší lety
podle určení

jen příklady:

  
  nákladní přeprava volných nebo paletovaných nákladů
  osobní pro dopravu cestujících
  transportní doprava nákladů, vojáků, často i výsadkové 
  bombardovací střední a těžké stroje pro shazování klasických a řízených bomb nebo raket
  stíhací lehký stroj s vysokou rychlostí a dobrými manévrovacími vlastnostmi, pro ničení nepřátelských letadel 
  přepadové stíhací speciální stíhací s velmi výkonnými motory pro vysoké rychlosti - při poplachu v co nejkratším čase dosahuje pozice protivníka a odpaluje rakety
  průzkumné letouny s fotografickou a radioelektronickou výstrojí pro průzkum 
  bitevní letouny přímé podpory, pancéřované s těžkou výzbrojí proti pozemním cílům (hlavňová výzbroj, raketová výzbroj, bomby), rychlost obvykle mírně podzvuková  
  sportovní cvičné, akrobatické, vlečné, ultralehké, výsadkové, .........
  speciální létající laboratoře, radarové stroje, stroje pro přepravu raketoplánů nebo částí raket ........
podle konstrukce

jen příklady:

  
  hydroplán  letadlo určené pro vzlet a přistání na vodě
  obojživelník  viz. předchozí, ale má i (obvykle vysouvatelný) kolový podvozek
  jednoplošník hornoplošník  podle umístění 
    dolnoplošník  křídla 
    středoplošník  vzhledem k trupu
  dvojplošník  dvě nosné plochy nad sebou
  trojplošník  tři nosné plochy nad sebou (existovaly i víceplošníky)
  s rovným křídlem lépe vzlétne, nevhodný pro vyšší rychlosti 
  s šípovým křídlem vhodný pro vyšší rychlosti - ovšem i při vzletu a přistání 
  s delta křídlem používán u některých stíhaček
  s proměnnou geometrií křídla podle momentálního režimu letu nastavuje tvar křídla - konstrukčně i váhově náročné 

Začátky:
První pokusy o stroj těžší vzduchu spadají do 19. století (Možajskij - 1883, Clément Ader - 1890, Otto Lilienthal - 1895 a další). Éru použitelných letadel otevřeli 17.12. 1903 bratři Orville a Wilbur Wrightovi.

Pohon:
Dlouhou dobu kralovaly letectví pístové motory. 
Výsadní postavení si udržely až do r. 1939, kdy vzlétl v Německu Heinkel He-178 poháněný proudovými motory. Patentován byl proudový motor už v r. 1930 v Británii (Frank Whittle). Po válce se už vojenské stíhačky konstruovaly převážně jako proudové stroje. Po zdokonalení byly proudové motory nasazeny i v civilním letectví. První byl Havilland DH-106 Comet poháněný čtyřmi proudovými motory. Prototyp Cometu vzlétl poprvé 27. července 1949. Britská společnost BOAC ho 2. května 1952 uvedla do pravidelného provozu na své lince z Londýna do Johannesburgu (po řadě nehod byl jeho provoz na několik let pozastaven - byl přece jen první).

Pro zvýšení účinnosti při nízkých otáčkách se proudový motor upravil tak, aby turbína poháněla vrtuli. Tah výtokových plynů je pouze doplňkovým pohonem. V tomto případě se jedná o turbovrtulový motor.

Optimalizováním konstrukce proudových motorů - např. zvýšení výkonu, snížení teploty výtokových plynů - se dospělo k dvouproudovým motorů, které jsou používány u většiny současných proudových letadel. Do čela motoru před kompresor je umístěno větší dmychadlo, které vhání část vzduchu do kompresoru, ale část ho žene okolo turbíny a spalovací komory, které tím chladí a na výstupu se smíchá s výtokovými plyny ze spalovací komory, vyvozuje přídavný tah a snižuje teplotu výtokových plynů z motoru.  

S proudovými motory začala letadla rychle překonávat rychlost zvuku. Jednalo se hlavně o vojenské stíhačky. Zatím jedinými nadzvukovými dopravními letadly byly sovětský Tu-144 první vzlet 1968) a britsko-francouzský Concorde (prototyp 001 vzlétl 2. března 1969).

Jinou větví proudových motorů jsou náporové motory. Mají poměrně jednoduchou konstrukci bez vestavěného kompresoru. Přísun vzduchu je zajištěn přímo pohybem motoru. A v tom je problém. Letadlo s náporovým motorem musí mít ještě jiný pohon, protože náporový motor začíná pracovat až od jistých rychlostí. Příkladem mohou být německé letounové střely V-1, které se vypouštěly ze startovací rampy na které získaly počáteční rychlost a pak se zažehl náporový motor. Tyto motory byly použity např. na několika experimentálních letadlech pro extrémně vysoké rychlosti (známý je stroj X-43A, který dosáhl  rychlosti 7 900 km/h. Let trval 11 s a X-43A za tuto dobu urazil 24 km).  

Z čeho se dělají letadla?
Začalo to dřevěnými laťkami, vypínacími lanky a plátnem. V meziválečném období se přidaly kovové trubky. Progresivní byl holandský Junkers, který začal používat potah z vlnitého plechu. Objevily se konstrukce skořepinové (vrstvené tvarované překližky). Přípravy na válku urychlily pokrok a objevily se konstrukce celokovové. Nicméně válečná masová produkce vyžadovala dostupné materiály, opravitelnost i v polních podmínkách, takže např. v Sovětském svazu byly dřevěné sendviče a částečné plátěné potahy i na tisících výkonných stíhaček z konce války.
Po válce se objevují v konstrukcích (zejména u sportovních letadel) lamináty a v dnešní době se u všech typů letadel objevují díly z uhlíkových kompozitů.

Kabina:
Průkopníkům musela stačit sedačka umístěná mezi nosníky nepotaženého trupu.
Pak nadlouho vystačil otevřený otvor v trupu a před ním větrný štítek. U prvních dopravních letadel na tom byl pasažér stejně, takže byl navlékán do letecké kombinézy, kukly a takto vystrojen se šplhal na na letoun, aby se spustil na sedačku. To bylo co nejdřív nahrazováno uzavřenou pasažérskou kabinou.
Pilotní kabiny vydržely otevřené ještě dost dlouho. Jak ale rostly rychlosti, tak to přestávalo být únosné (a aerodynamické) a začaly se instalovat překryty pilotní kabiny (leckdy i proti přání pilotů).
Další krok si vynutila výšková letadla. Aby posádka a později u dopravních letadel i cestující přežili bez speciálních obleků, byla zkonstruována přetlaková kabina udržující vnitřní tlak na únosné výši.