Lotnictwo - Aerospace
Aerospace to termin używany w odniesieniu do atmosfery i przestrzeni kosmicznej . Działalność lotnicza jest bardzo zróżnicowana, z wieloma zastosowaniami komercyjnymi, przemysłowymi i wojskowymi. Inżynieria lotnicza obejmuje aeronautykę i astronautykę . Organizacje lotnicze prowadzą badania, projektują, produkują, obsługują lub konserwują samoloty i statki kosmiczne .
Początek przestrzeni i koniec powietrza jest uważany za 100 km (62 mil) nad ziemią zgodnie z fizycznym wyjaśnieniem, że ciśnienie powietrza jest zbyt niskie, aby ciało podnoszące mogło wygenerować znaczącą siłę nośną bez przekraczania prędkości orbitalnej.
Przegląd
W większości krajów uprzemysłowionych przemysł lotniczy to współpraca sektora publicznego i prywatnego. Na przykład kilka stanów ma cywilny program kosmiczny finansowany przez rząd , taki jak Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej w Stanach Zjednoczonych, Europejska Agencja Kosmiczna w Europie, Kanadyjska Agencja Kosmiczna w Kanadzie, Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych w Indiach, Japonia Aerospace Exploration Agencja w Japonii, Roscosmos State Corporation for Space Activities w Rosji, China National Space Administration w Chinach, SUPARCO w Pakistanie, Iranian Space Agency w Iranie oraz Korea Aerospace Research Institute w Korei Południowej.
Wraz z tymi publicznymi programami kosmicznymi wiele firm produkuje narzędzia techniczne i komponenty, takie jak statki kosmiczne i satelity . Niektóre znane firmy zaangażowane w programy kosmiczne to Boeing , Cobham , Airbus , SpaceX , Lockheed Martin , United Technologies , MDA i Northrop Grumman . Firmy te są również zaangażowane w inne obszary przemysłu lotniczego, takie jak budowa samolotów.
Historia
Współczesny lotnictwo rozpoczął inżynier George Cayley w 1799 roku. Cayley zaproponował samolot ze „stałym skrzydłem oraz ogonem poziomym i pionowym”, definiującym cechy współczesnego samolotu.
W XIX wieku utworzono Towarzystwo Lotnicze Wielkiej Brytanii (1866), Amerykańskie Towarzystwo Rakietowe i Instytut Nauk Lotniczych , co uczyniło aeronautykę bardziej poważną dyscypliną naukową. Lotnicy tacy jak Otto Lilienthal , który w 1891 r. wprowadził wypukłe profile , używali szybowców do analizy sił aerodynamicznych . W bracia Wright byli zainteresowani pracą Lilienthala i przeczytać kilka jego publikacjach. Inspirację czerpali także z Octave Chanute , lotnika i autora Progress in Flying Machines (1894). To wstępne prace Cayleya, Lilienthala, Chanute'a i innych wczesnych inżynierów lotnictwa i kosmonautyki spowodowały, że 17 grudnia 1903 r. bracia Wright przeprowadzili pierwszy z napędem ciągły lot w Kitty Hawk w Północnej Karolinie.
Wojna i science fiction zainspirowały naukowców i inżynierów, takich jak Konstantin Tsiolkovsky i Wernher von Braun, do osiągnięcia lotu poza atmosferą. II wojna światowa zainspirowała Wernhera von Brauna do stworzenia rakiet V1 i V2.
Wystrzelenie Sputnika 1 w październiku 1957 r. rozpoczęło erę kosmiczną , a 20 lipca 1969 r. Apollo 11 dokonał pierwszego załogowego lądowania na Księżycu. W kwietniu 1981, prom kosmiczny Columbia wystartował, rozpoczynając regularny dostęp załogowy do przestrzeni orbitalnej. Trwała obecność człowieka w przestrzeni orbitalnej rozpoczęła się wraz z „ Mirem ” w 1986 roku i jest kontynuowana przez „ Międzynarodową Stację Kosmiczną ”. Komercjalizacja przestrzeni kosmicznej i turystyka kosmiczna to nowsze cechy lotnictwa.
Produkcja
Produkcja lotnicza to przemysł zaawansowanych technologii, który produkuje „samoloty, pociski kierowane, pojazdy kosmiczne, silniki lotnicze, jednostki napędowe i powiązane części”. Większość branży jest nastawiona na pracę rządową. Każdemu producentowi oryginalnego sprzętu (OEM) rząd Stanów Zjednoczonych przypisał kod jednostki komercyjnej i rządowej (CAGE) . Kody te pomagają zidentyfikować każdego producenta, zakłady naprawcze i innych kluczowych dostawców na rynku wtórnym w branży lotniczej.
W Stanach Zjednoczonych Departament Obrony i Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) są dwoma największymi konsumentami technologii i produktów lotniczych. Inne obejmują bardzo duży przemysł lotniczy. W 2006 r. przemysł lotniczy zatrudniał 472 000 pracowników najemnych. Większość z tych miejsc pracy znajdowała się w stanie Waszyngton i Kalifornii, przy czym ważne były również Missouri , Nowy Jork i Teksas . Wiodącymi producentami przemysłu lotniczego w USA są Boeing , United Technologies Corporation , SpaceX , Northrop Grumman i Lockheed Martin . Producenci ci stoją w obliczu rosnącego niedoboru siły roboczej, ponieważ wykwalifikowani pracownicy w USA starzeją się i przechodzą na emeryturę. Programy praktyk zawodowych, takie jak Aerospace Joint Apprenticeship Council (AJAC), współpracują z pracodawcami lotniczymi i lokalnymi uczelniami w stanie Waszyngton, aby szkolić nowych pracowników produkcyjnych, aby zapewnić zaopatrzenie przemysłu.
Ważnymi lokalizacjami cywilnego przemysłu lotniczego na całym świecie są stan Waszyngton ( Boeing ), Kalifornia ( Boeing , Lockheed Martin , itp.); Montreal, Quebec , Kanada ( Bombardier , Pratt & Whitney Kanada ); Tuluza , Francja ( Airbus / EADS ); Hamburg , Niemcy ( Airbus / EADS ); oraz São José dos Campos , Brazylia ( Embraer ), Querétaro , Meksyk (Bombardier Aerospace, General Electric Aviation) oraz Mexicali , Meksyk (United Technologies Corporation, Gulfstream Aerospace ).
W Unii Europejskiej firmy lotnicze, takie jak EADS , BAE Systems , Thales , Dassault , Saab AB i Leonardo SpA (dawniej Finmeccnica) mają duży udział w światowym przemyśle lotniczym i wysiłkach badawczych, a Europejska Agencja Kosmiczna jest jednym z największych konsumentów technologii i produktów lotniczych.
W Indiach Bangalore jest głównym ośrodkiem przemysłu lotniczego, w którym znajdują się siedziby Hindustan Aeronautics Limited , National Aerospace Laboratories i Indian Space Research Organization . Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych (ISRO) uruchomił pierwszy Indii Księżyc orbiter, Chandrayaan-1 , w październiku 2008 roku.
W Rosji duże firmy lotnicze, takie jak Oboronprom i United Aircraft Building Corporation (obejmujące Mikojan , Suchoj , Iljuszyn , Tupolew , Jakowlew i Irkut, w tym Beriew ) należą do głównych globalnych graczy w tej branży. Historyczny Związek Radziecki był także kolebką dużego przemysłu lotniczego.
Wielka Brytania wcześniej próbowała utrzymać własny duży przemysł lotniczy i kosmiczny, tworząc własne samoloty pasażerskie i samoloty bojowe, ale w dużej mierze poświęciła się współpracy z firmami kontynentalnymi, a także stała się dużym klientem importowym z krajów takich jak: jak Stany Zjednoczone. Jednak Wielka Brytania ma bardzo aktywny sektor lotniczy, w tym drugiego co do wielkości na świecie kontrahenta w dziedzinie obronności, BAE Systems , dostarczającego w pełni zmontowane samoloty, komponenty, podzespoły i podsystemy innym producentom, zarówno w Europie, jak i na całym świecie. świat.
Kanada wcześniej produkowała niektóre własne projekty samolotów odrzutowych itp. (np. myśliwiec CF-100 ), ale od kilkudziesięciu lat polega na imporcie ze Stanów Zjednoczonych i Europy, aby zaspokoić te potrzeby. Jednak Kanada nadal produkuje niektóre samoloty wojskowe, chociaż generalnie nie są one zdolne do walki. Innym godnym uwagi przykładem był rozwój pod koniec lat 50. Avro Canada CF-105 Arrow , naddźwiękowego myśliwca przechwytującego, którego anulowanie w 1959 roku uznano za bardzo kontrowersyjne.
Francja nadal produkuje własne samoloty bojowe dla swoich sił powietrznych i marynarki wojennej, a Szwecja nadal produkuje własne samoloty bojowe dla szwedzkich sił powietrznych – zwłaszcza w celu wsparcia swojej pozycji jako kraju neutralnego . (Patrz Saab AB .) Inne kraje europejskie albo łączą siły w tworzeniu myśliwców (takich jak Panavia Tornado i Eurofighter Typhoon ), albo importują je ze Stanów Zjednoczonych.
Pakistan ma rozwijający się przemysł inżynierii lotniczej i kosmicznej. Krajowy Naukowy Inżynieria i Komisja , Khan Research Laboratories i Pakistan Aeronautical Complex należą do organizacji premier zaangażowanych w badania i rozwój w tym sektorze. Pakistan ma możliwość projektowania i produkcji rakiet kierowanych, pocisków i pojazdów kosmicznych. Miasto Kamra jest domem dla Pakistanu Kompleksu Lotniczego, który obejmuje kilka fabryk. Zakład ten jest odpowiedzialny za produkcję samolotów MFI-17 , MFI-395 , K-8 i JF-17 Thunder . Pakistan ma również możliwość projektowania i produkcji zarówno uzbrojonych, jak i nieuzbrojonych bezzałogowych statków powietrznych .
W Chińskiej Republice Ludowej Pekin , Xi'an , Chengdu , Szanghaj , Shenyang i Nanchang są głównymi ośrodkami badawczymi i produkcyjnymi przemysłu lotniczego. Chiny rozwinęły szerokie możliwości projektowania, testowania i produkcji samolotów wojskowych, pocisków i pojazdów kosmicznych. Pomimo odwołania w 1983 roku eksperymentalnego Shanghai Y-10 , Chiny wciąż rozwijają swój cywilny przemysł lotniczy.
Przemysł części samolotów urodził się w sprzedaży drugiej ręki lub używanych części do samolotów z sektora produkcji lotniczej. W Stanach Zjednoczonych istnieje specyficzny proces, którego muszą przestrzegać brokerzy części lub sprzedawcy. Obejmuje to wykorzystanie certyfikowanej stacji naprawczej do remontu i „oznakowania” części. Certyfikat ten gwarantuje, że część została naprawiona lub wyremontowana zgodnie ze specyfikacjami OEM. Gdy część jest remontowana, jej wartość jest określana na podstawie podaży i popytu na rynku lotniczym. Kiedy linia lotnicza ma samolot na ziemi , część, której potrzebuje, aby przywrócić samolot do użytku, staje się nieoceniona. Może to napędzać rynek określonych części. Istnieje kilka rynków internetowych, które pomagają w sprzedaży części do samolotów.
W przemyśle lotniczym i obronnym znaczna konsolidacja nastąpiła pod koniec XX wieku, przechodząc w wiek XXI. W latach 1988-2011 na całym świecie ogłoszono ponad 6068 fuzji i przejęć o łącznej znanej wartości 678 miliardów USD. Największe transakcje to:
- Przejęcie Rockwell Collins przez United Technologies Corporation za 30,0 mld. USD w 2018 r.
- Przejęcie Goodrich Corporation przez United Technologies Corporation za 16,2 mld. USD w 2011
- Fuzja Allied Signal z Honeywell w ramach swapu akcji o wartości 15,6 mld. USD w 1999
- Połączenie Boeinga z McDonnell wyceniono na 13,4 mld. USD w 1996 r.
- Przejęcie Marconi Electronic Systems , spółki zależnej GEC, przez British Aerospace za 12,9 mld. USD w 1999 (obecnie BAE Systems )
- Przejęcie Hughes Aircraft przez Raytheon za 9,5 mld. USD w 1997 r.
Technologia
Wiele technologii i innowacji jest stosowanych w lotnictwie, wiele z nich zostało zapoczątkowanych podczas II wojny światowej :
- opatentowany przez Short Brothers , składanych skrzydeł optymalizacji samolotu nośnik bagażu z prostego krotnie w całkowicie obracającego skrzydło V-22 , i 12 stóp (3,7 m) WingTip fałdy Boeing 777X kompatybilności lotniska.
- Aby poprawić osiągi przy niskich prędkościach, Handley Page zmodyfikował de Havilland DH4 do jednopłata z urządzeniami o wysokim udźwigu : pełnozakresowe listwy krawędzi natarcia i klapy krawędzi spływu ; w 1924 roku w USA wynaleziono klapy Fowlera, które rozciągają się do tyłu i w dół, i zastosowano je w Lockheed Model 10 Electra, podczas gdy w 1943 roku w Niemczech wynaleziono klapy Kruegera z zawiasami do przodu, a później zastosowano je w Boeingu 707 .
- Duży tunel badawczy śmigła z 1927 r. w NACA Langley potwierdził, że podwozie jest głównym źródłem oporu, w 1930 r. Boeing Monomail miał chowane podwozie.
- Równo nit przesunięty kopułową nit w 1930 i pneumatyczne pistoletów nitów działa w połączeniu z ciężkim reakcji przerzynania bar ; niezależne od odkształcenia plastycznego, opracowano specjalistyczne nity, aby poprawić trwałość zmęczeniową, ponieważ łączniki ścinane, takie jak Hi-Lok, gwintowane sworznie dokręcane są do momentu zerwania kołnierza z wystarczającym momentem obrotowym.
- Po raz pierwszy oblatany w 1935, Queen Bee był sterowanym radiowo dronem docelowym, wywodzącym się z Tiger Moth do treningu przeciwlotniczego ; Ryan Firebee był cel Drone jet zasilany przekształciła dalekosiężnych UAV rozpoznawczych: the Ryan model 147 Fire Fly i Błyskawica Bug; izraelski IAI Scout i Tadiran Mastiff uruchomili linię UAV na polu bitwy, w tym IAI Searcher ; opracowany z długodystansowego UAV General Atomics Gnat dla CIA, MQ-1 Predator doprowadził do uzbrojonego MQ-9 Reaper .
- Pod koniec I wojny światowej moc silników tłokowych można było zwiększyć poprzez sprężanie powietrza dolotowego za pomocą sprężarki, kompensując również zmniejszenie gęstości powietrza wraz z wysokością, ulepszone turbosprężarkami z lat 30. XX wieku do Boeinga B-17 i pierwszych samolotów ciśnieniowych.
- Katastrofa Hindenburga z 1937 roku zakończyła erę sterowców pasażerskich, ale US Navy używała sterowców do walki z okrętami podwodnymi i wczesnego ostrzegania w powietrzu w latach 60., podczas gdy małe sterowce nadal są wykorzystywane do reklamy lotniczej, lotów widokowych , obserwacji i badań, a Airlander 10 lub Lockheed Martin LMH-1 są nadal rozwijane.
- Ponieważ amerykańskie linie lotnicze były zainteresowane lotami na dużych wysokościach w połowie lat 30. XX wieku, Lockheed XC-35 z kabiną ciśnieniową został przetestowany w 1937 r., a Boeing 307 Stratoliner został opracowany jako pierwszy samolot ciśnieniowy.
- W 1933 r. Plexiglas , przezroczysty plastik akrylowy, został wprowadzony w Niemczech i krótko przed II wojną światową został po raz pierwszy użyty w przednich szybach samolotów, ponieważ jest lżejszy od szkła, a baldachim z bąbelkami poprawiał widoczność pilotom myśliwców.
- W styczniu 1930 r. pilot i inżynier Królewskich Sił Powietrznych Frank Whittle złożył wniosek patentowy na silnik lotniczy z turbiną gazową z wlotem, sprężarką, komorą spalania, turbiną i dyszą, podczas gdy niezależny turboodrzutowiec został opracowany przez badacza Hansa von Ohaina w Niemczech; Oba silniki prowadził w ciągu kilku tygodni na początku 1937 roku i Heinkel HES 3 Samojezdna Heinkel He 178 samolot eksperymentalny wykonał swój pierwszy lot w dniu sie 27, 1939 natomiast Whittle W.1 parowe Gloster E.28 / 39 prototyp oblatany 15 maja 1941 .
- W 1935 roku Wielka Brytania wykazały samolotu wykrywanie radiowy i począwszy aw 1940 roku RAF wprowadził pierwszy VHF pokładowych radarów na Bristol Blenheim , a następnie wyższej rozdzielczości mikrofalowa -Przetwornice radar z magnetronu wnęki na Bristol Beaufighter w 1941 roku, aw 1959 roku radaru naprowadzającego Hughes AIM-4 Falcon stał się pierwszym amerykańskim kierowanym pociskiem rakietowym na Convair F-106 .
- We wczesnych latach czterdziestych brytyjscy piloci Hurricane i Spitfire nosili kombinezony g, aby zapobiec G-LOC z powodu gromadzenia się krwi w dolnej części ciała w sytuacjach wysokiego g ; Naukowcy z Mayo Clinic opracowali pęcherze wypełnione powietrzem, które zastąpią pęcherze wypełnione wodą, aw 1943 roku wojsko USA zaczęło używać skafandrów ciśnieniowych firmy David Clark .
- Nowoczesny fotel katapultowany został opracowany podczas II wojny światowej, fotel na szynach wyrzucanych przez rakiety przed rozłożeniem spadochronu, który mógł zostać ulepszony przez USAF pod koniec lat 60. jako wiatrakowiec z napędem turboodrzutowym o zasięgu 50 mil morskich, Kaman KSA -100 OSZCZĘDZANIE .
- W 1942 r. maszynista John T. Parsons wymyślił obróbkę sterowaną numerycznie , aby wycinać złożone konstrukcje z litych bloków stopu, zamiast je montować, poprawiając jakość, zmniejszając wagę oraz oszczędzając czas i koszty produkcji grodzi lub poszycia skrzydeł.
- Podczas II wojny światowej niemiecki V-2 połączył żyroskopy , akcelerometr i prymitywny komputer do nawigacji bezwładnościowej w czasie rzeczywistym, pozwalający na liczenie martwych bez odniesienia do punktów orientacyjnych lub gwiazd przewodnich, co doprowadziło do zapakowanych IMU dla statków kosmicznych i samolotów.
- Naddźwiękowy samolot brytyjski Miles M.52 miał mieć dopalacz , zwiększający ciąg turboodrzutowy poprzez spalanie dodatkowego paliwa w dyszy , ale został odwołany w 1946 roku.
- W 1935 roku niemiecki aerodynamik Adolf Busemann zaproponował użycie skośnych skrzydeł w celu zmniejszenia oporu przy dużych prędkościach, a prototyp myśliwca Messerschmitt P.1101 był ukończony w 80% przed końcem II wojny światowej; późniejsze amerykańskie północnoamerykańskie F-86 i Boeing B-47 latały w 1947 r. jako radziecki MiG-15 , a brytyjska kometa de Havilland w 1949 r.
- W 1951 roku, avro Jetliner opisuje się układ przeciwoblodzeniowych z Goodyear przez elektro-termiczny rezystancji w bocznych i tylnych krawędzi natarcia; Samoloty stosowanie gorącego silnika odpowietrzający i lżejsze w ruchu samolotu pneumatyczne buty przeciwoblodzeniowych lub płacz płyn przeciwoblodzeniowa na śruby, skrzydła i ogona krawędzie prowadzące.
- W 1954 Bell Labs opracowało pierwszy tranzystorowy lotniczy komputer cyfrowy, Tradic dla amerykańskiego Boeinga B-52, aw latach 60-tych Raytheon zbudował opracowany przez MIT komputer Apollo Guidance Computer ; z MIL-STD-1553 awioniki magistrali cyfrowej zdefiniowano w 1973 roku, a następnie po raz pierwszy użyty w General Dynamics F-16 , podczas gdy cywilnych arinc 429 został po raz pierwszy użyty w Boeing 757 / B767 i Airbus A310 w 1980 roku.
- Po II wojnie światowej Hans K. Ziegler , początkowo propagator energii fotowoltaicznej dla statków kosmicznych, został sprowadzony do USA w ramach operacji Paperclip wraz z Wernherem von Braunem, a Vanguard 1 był jego pierwszym zastosowaniem w 1958 roku, później wzmocnionym w konstrukcjach do rozmieszczania w przestrzeni kosmicznej , takich jak Panele słoneczne Międzynarodowej Stacji Kosmicznej o powierzchni 0,33 ha (0,82 akrów).
- Aby wejść na pokład samolotu , mosty odrzutowe są bardziej dostępne, wygodne i wydajne niż wchodzenie po schodach.
- W latach pięćdziesiątych, aby poprawić ciąg i efektywność paliwową, przepływ powietrza silnika odrzutowego został podzielony na strumień rdzeniowy i strumień bocznikowy o niższej prędkości dla lepszej wydajności napędu: pierwszym był Rolls-Royce Conway z 0,3 BPR w Boeingu 707 w 1960 roku, a następnie Pratt & Whitney JT3D z 1,5 BPR i wywodzący się z J79 , General Electric CJ805 napędzał Convair 990 z 28% niższym spalaniem paliwa; współczynnik obejścia poprawiony do 9,3 BPR Rolls-Royce Trent XWB , 10:1 BPR GE9X i Pratt & Whitney GTF z wysokociśnieniowymi rdzeniami.
Bezpieczeństwo funkcjonalne
Bezpieczeństwo funkcjonalne odnosi się do części ogólnego bezpieczeństwa systemu lub elementu wyposażenia. Oznacza to, że system lub sprzęt mogą być obsługiwane prawidłowo i bez powodowania niebezpieczeństwa, ryzyka, uszkodzeń lub obrażeń.
Bezpieczeństwo funkcjonalne ma kluczowe znaczenie w przemyśle lotniczym, co nie pozwala na żadne kompromisy ani zaniedbania. W tym zakresie organy nadzorcze, takie jak Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA ), regulują rynek lotniczy za pomocą surowych standardów certyfikacji. Ma to na celu osiągnięcie i zapewnienie najwyższego możliwego poziomu bezpieczeństwa. Normy AS 9100 w Ameryce, EN 9100 na rynku europejskim lub JISQ 9100 w Azji odnoszą się w szczególności do przemysłu lotniczego i kosmicznego. Są to normy dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego pojazdów lotniczych. Niektóre firmy specjalizują się zatem w certyfikacji, weryfikacji kontroli i badaniu pojazdów i części zamiennych w celu zapewnienia i poświadczania zgodności z odpowiednimi przepisami.
Spinoffy
Podziały odnoszą się do każdej technologii, która jest bezpośrednim wynikiem kodowania lub produktów stworzonych przez NASA i przeprojektowanych w innym celu. Te postępy technologiczne są jednym z głównych wyników przemysłu lotniczego, z przychodami o wartości 5,2 miliarda dolarów generowanymi przez technologię spinoff, w tym komputery i urządzenia komórkowe. Te spin-offy mają zastosowanie w wielu różnych dziedzinach, w tym w medycynie, transporcie, energetyce, dobrach konsumpcyjnych, bezpieczeństwie publicznym i innych. NASA publikuje roczny raport zatytułowany „Spinoffs”, dotyczący wielu konkretnych produktów i korzyści dla wyżej wymienionych obszarów, starając się podkreślić niektóre sposoby wykorzystania finansowania. Na przykład, w najnowszym wydaniu tej publikacji, „Spinoffs 2015”, endoskopy są przedstawiane jako jeden z medycznych wywodów osiągnięć lotniczych. To urządzenie umożliwia bardziej precyzyjną, a następnie opłacalną neurochirurgię poprzez zmniejszenie powikłań poprzez minimalnie inwazyjną procedurę, która skraca czas hospitalizacji.
Zobacz też
- Aerodynamika
- Aeronautyka
- Inżynieria lotnicza
- Samolot
- Astronautyka
- Nowa przestrzeń
- Agencje kosmiczne (Lista)
- Eksploracja kosmosu
- Statek kosmiczny
- Wikisłownik: Lotnictwo, lotnictwo i terminy lotnicze