Generell konfigurasjon av et fly

Et fly kan generelt deles inn i et begrenset antall underenheter: flyramme, drivlinje, flykontroller, servitutter om bord, flyelektronikk, intern eller ekstern transport. Disse elementene, med noen få unntak, er til stede på alle enheter.

For hver flytype finner vi relative posisjoner for disse settene som er ganske like, hvis vi ikke tar hensyn til luftfartens pionerer eller prototypene som ikke er fulgt opp.

Felles punkter dukket opp fra fødselen av luftfart og som vil mest sannsynlig gyldig i hele XXI th århundre, for en funksjon eller en egen operativ kapasitet, er oftest assosiert med design begrensninger inkludert:

enkelhet i produksjonen;
reduksjon i masse takket være bruken av lettere og mer motstandsdyktige materialer;
reduksjon i luftmotstand takket være forbedringer i aerodynamikk ;
økningen i ytelse ofte knyttet til de to punktene ovenfor og til utviklingen av motoren;
forbedre påliteligheten .

I tillegg til disse punktene, hovedsakelig for sivile fly:

de energisparing ;
reduksjon i forurensning ;
forbedrer sikkerheten .

Klassisk konfigurasjon

Den såkalte konvensjonelle konfigurasjonen tilsvarer den relative ordningen av elementene i flyrammen, oppført nedenfor, slik den finnes på de fleste fly.

Interessen for denne konfigurasjonen, fremdeles mye brukt (2017), ligger i enkelheten i konstruksjonen og i opplevelsen av aerodynamiske interaksjoner. Den lave vingen og empennages festet på den bakre spissen av skroget tillater nesten direkte forbindelser mellom kontrollflatene og flykontrollene med et minimum av returvinkler. På et fly reagerer alt oppstrøms av luftstrømmen på de nedstrøms. Nyere fremgang med digital simulering av strømninger gjør det mulig å forstå disse reaksjonene bedre og derfor teste mindre klassiske konfigurasjoner.

Det såkalte klassiske landingsutstyret består av et hovedutstyr og et bakhjul. Foreløpig (2017) forblir den klassiske konfigurasjonen til stede på et stort antall fly. Det klassiske toget har en tendens til å forsvinne til fordel for kombinasjonen av hovedtog og nesehjul, inkludert på lette fly.

Fordelen med en ikke-konvensjonell konfigurasjon er generelt knyttet til flyets funksjon: motorer plassert over skroget for et sjøfly for å begrense vannabsorpsjonen; høy horisontal hale for å tillate frigjøring under flyging; høy vinge for å redusere avstanden mellom skroget og bakken og lette belastningen, etc.

Jevn konfigurasjon

De teoretiske prestasjonene til et fly er gitt for en såkalt jevn konfigurasjon, dvs. hvor alle bevegelige elementer, hvis de eksisterer, er i nøytral posisjon (primære kontrollflater) eller er trukket inn (landingsutstyr, høylyftanordninger, luftbremser). For våpenfly med laster (våpen og droppbare tanker) som regel er festet under vingen og skroget, tilsvarer den jevne konfigurasjonen det bare flyet .

Celle

Luftrammen består av skroget , bunken , halen (horisontal stabilisator og finn ) og landingsutstyret .

Skroget er en strukturell konvolutt som er utstyrt for å transportere nyttelasten til flyet (med unntak av eksterne laster) og for å støtte de andre delene av flyrammen. Seksjonen av skroget reduseres også så mye som mulig for å redusere motstand , det er sirkulært for fly under trykk for å øke motstanden. På mikrolys og gamle fly kan skroget reduseres til en bjelke eller en trellis. Ved begynnelsen av XXI th århundre, alle typer kombinert luftfartøy, ved bruk av legeringer basert på aluminium er fortsatt den mest vanlige, men komposittmaterialer er et betydelig gjennombrudd i passasjerfly.

Vingen av et fly består av to vinger som genererer det meste av heisen som tillater flyging. Krysset med skroget er laget på en eller flere hovedrammer eller på en strukturell boks. Den indre strukturen til vingen inkluderer pigger og ribber. Flyene multiplane i skjermene, vanlig i begynnelsen av XX th århundre, nesten forsvant. Belegget, først i lerret og deretter i tre, ofte metallisk og med komposittelementer, bidrar til konstruksjonens vridningsstivhet. Bomben har bevegelige deler: rulleskinner som brukes til å kontrollere rulle- og høyheiseanordninger plassert ved forkanten og ved bakkanten som brukes til å øke heisen ved start og også for å øke motstanden ved landing. På noen fly er det vingeforlengelser kalt "pinnes" eller winglets som tjener til å redusere luftmotstanden .

Haleenhetene er overflater anordnet på baksiden av flyet for å gi stabilitet og kontroll av flyet i stigning og gir. Deres konstitusjon er identisk med vingens. De inkluderer bevegelige deler, heisen og roret som brukes til å endre flyets holdning. Den såkalte klassiske konfigurasjonen består av å plassere den horisontale stabilisatoren på halen av flyet og finnen over, men det er andre varianter: T, V, H ...

Landingsutstyret støtter vekten til flyet under taxi, start og landing. Det konvensjonelle toget består av hovedtoget med to hjul på hver side av skroget og et styrende bakhjul; den erstattes nå av trehjulssykkelen , som består av et hovedutstyr som støtter det meste av flyets vekt og et neseutstyr som brukes til å styre flyet på bakken. Toget er ofte festet på eldre eller lette fly, og trekkes inn på raskere fly. Ofte lar kompleks kinematikk den brettes inn i skroget (enkeltspor tog), i naceller plassert på sidene av skroget, i vingene eller på baksiden av nacellen til en motor plassert på vingen.

Drivverket er dannet av en eller flere motorer , stempelmotorer eller turbojet- drivende propeller eller gir direkte den nødvendige skyvekraften ved reaksjon . Antall motorer avhenger av drivkraften som skal genereres og påliteligheten.

Når det gjelder propellfremdrift, plasseres motoren oftest foran på skroget (enmotor) eller i en nacelle festet til vingen (flermotor).

Reaktor (er) kan ordnes på baksiden av skroget, i skroget (kampfly) eller på hver side, ellers i naceller under vingene. Den tri-motor konfigurasjon, en av dem plassert i bunnen av finnen eller på baksiden av skroget, felles på passasjerfly og høyverdige virkestråler mot enden av XX th -tallet, er nå nesten forlatt.

Flykontroller

Den cockpit er den delen av flykroppen okkupert av mannskapet. Den er plassert helt foran for å sikre sikt, bortsett fra for enkeltpropellmotorer der den er plassert bak motoren.

Cockpiten grupperer kontrollene som brukes av piloten for å betjene kontrollflatene, motorene og mange andre enheter, slik som propellens stigning, klaffene til høyheis, luftbremsene, landingsutstyret og alle tilleggsutstyr. Kontrollflatene for rull (ailerons) og pitch (lift) styres av en joystick på gamle, lette eller kampfly eller av et ratt på andre fly. Rattet har en tendens til å forsvinne til fordel for en sidestick for elektrisk kontrollert fly som styres av datamaskin. Gaven (roret) styres av et ror eller noen ganger av et lite ratt (passasjerfly). Hver motor styres av en joystick. De plasseres til venstre for piloten eller på en midtkonsoll i konfigurasjonen med to piloter.

Forbindelsen mellom aktuatoren og roret er sikret med kabler eller stive forbindelsesstenger for gamle eller lette fly; dette er en av årsakene til at den klassiske konfigurasjonen vedvarer , med et minimalt antall henvisninger. I tunge fly blir kontrollene hjulpet av hydrauliske eller elektriske systemer. I de siste flyene blir pilotens ordrer analysert av en ombordcomputer som tar hensyn til mange parametere og styrer servomotorene som virker på kontrollflatene .

Ombord servitutter

Sett med systemer som gir eller overfører den energien som er nødvendig for drift av flyet samt liv ombord:

drivstoff krets for tilførsel av motorer;
elektrisk krets for å drive flyelektronikk og flysystemer;
elektrisk eller hydraulisk krets for drift av flykontrollene og landingsutstyret;
klimaanleggskrets for trykk på skroget og passasjerkomfort;
ombordcomputer på de nyeste flyene for å kontrollere eller styre alle funksjonene.

Avionikk

Sett med systemer som tillater:

navigasjon: kompass, treghetsenhet, GPS, VOR-DME-mottaker, etc.
pilotering og flykontroll: hastighets- og holdningsindikatorer, høydemåler, variometer, motorparametere osv.
kommunikasjonen
kunnskap om flymiljøet: værradar, antikollisjonssystemer, etc.

Mann-maskin-
grensesnitt Flykontroller og luftfart styres fra cockpiten, gjennom instrumentpaneler og aktuatorer som utgjør grensesnittet menneske-maskin. De forskjellige spakene og knappene som virker direkte på et element eller en krets som dannet menneske-maskin-grensesnittet til gamle fly, brukes fortsatt på de letteste flyene. I begynnelsen av XXI th århundre, har de en tendens til å forsvinne til fordel for elektroniske kontroller eller touch-skjermer i high-end fly.

Nyttelast

Nyttelastene, eller nyttelasten, er elementene som er nødvendige for å fullføre oppdraget. De fleste nyttelastene finnes i skroget; dette er tilfelle med passasjer- eller godsvogner. Carports for militære fly består av våpen som ofte henges under skroget eller under flyet. Luftrammen kan også tilpasses visse helt spesifikke oppdrag: skroget til et brannslukningsfly inneholder en vanntank.

Konfigurasjon relatert til flytype

Det er ingen løsning som passer perfekt for å konfigurere et fly . For et gitt oppdrag søker designeren et kompromiss mellom ønsket ytelse og teknologiske, økonomiske eller miljømessige begrensninger. Visse løsninger er bevist, og for en gitt type oppdrag finnes de på enheter som har en "familielikhet". Det er disse fellestrekkene som vises nedenfor og representerer løsningene som for tiden brukes på slutten av XX - tallet - begynnelsen av XXI - tallet.

Motoren er ofte det avgjørende elementet i utformingen av flyet. Den ønskede ytelsen når du designer et kampfly eller passasjerfly, oppnås bare med den nyeste tilgjengelige generasjonen av en motortype.

Designbegrensningene er mange: teknologiene som er tilgjengelige i et gitt øyeblikk er åpenbart avgjørende i det konstante søket etter reduksjon i masse og luftmotstand. Disse faktorene påvirker produksjons- og driftskostnadene. Andre begrensninger griper noen ganger inn, for eksempel reduksjon i forbruk og forurensning (støy, eksos) når det gjelder sivile fly eller tilgjengeligheten av infrastruktur (lengden på rullebanene, rullebanens motstand, utvikling eller parkering ved terminaler, etc.).

Passasjerflytransportfly (kort, middels, langtur)

På begynnelsen av XXI - tallet er det bare tre produsenter av denne typen fly. Hver av dem prøver å dekke hele spekteret av kjørbare avstander i størrelsesorden 1500 km til 10 000 km (transpacific link) og kapasitet i størrelsesorden 200 til 500 passasjerer . I tillegg til de tre eller fire grunnleggende modellene, tilbyr disse produsentene mange varianter, slik at flyselskapene kan velge den enheten som passer best til deres nettverk og passasjertetthet.

Generelle egenskaper ved denne typen fly:

Skroget er av sylindrisk seksjon for å motstå trykk i høyde. Diameteren er en funksjon av sitteplasser: fire forseteseter med midtgang i begynnelsen av 1950-tallet fire-stempelmotorer som Douglas DC-4 , og deretter seks seter på første rad på 1960-tallet fire- jetmotorer som Boeing 707 . Jumbo-jetflyene som dukket opp senere på Boeing 747, tillater åtte, ni og til og med ti seter foran med to ganger. Siden lengden på skroget er begrenset av dimensjonene til bakkeinfrastrukturen, har Airbus A380 to overlappende sylindriske hytter (to-flikket skrog).
Den flyvinge sies å være "lav" fordi hovedfløyen spar må passere under passasjer gulvet. Denne ordningen kutter lasterommet i to deler, som krever en lastelastdør foran og bak.
Den drivverket besto av fire stempelmotorer i 1950, da fire reaktorer. Motorenes pålitelighet og kraft er blitt slik at det nå er akseptert å bare ha to reaktorer. I tilfelle motorfeil ved start er den installerte kraften tilstrekkelig til å fortsette start og tilbake til land. I tilfelle motorfeil under cruising er det også mulig å fortsette cruisen i flere timer (avhengig av type fly) på en enkelt motor. Motorene er plassert i naceller plassert under vingen (bedre tilgjengelighet) eller på baksiden av skroget (reduksjon av støy i kabinen, bedre aerodynamikk i bunken).
Den landingsunderstellet består av et registerdrev med to tvillinghjul, som understøtter en liten prosentandel av massen av luftfartøyet (ca. 5%) og tjener til å styre fly på bakken, og en hoveddrevet er 2, 3 eller 4 boggier på 4 til 8 hjul plassert litt bak tyngdepunktet. Antallet hjul er diktert av motstanden til landingsstrimlene mot støt. Fly utstyrt med propellmotorer hadde understellsben lenge nok til å heve propellens rotasjonssirkel. Toget foldet seg inn i nacellen bak den indre motoren (nærmest skroget). På fly utstyrt med jetmotorer brettes de "ytre" hovedgirene (festet under vingene) sideveis, og hjulene ligger i en lokal bule under skroget. Tyngre fly har en eller to ekstra sentrale boggier som brettes inn i skroget.

Lasteplan

Generelle kjennetegn ved denne typen fly:

sivile lastefly er generelt modifiserte passasjerfly. Gulvet er forsterket og en lastedør legges til siden. Last transporteres vanligvis i form av paller og krever at betydelig løfteutstyr føres inn i lasterommet eller på gulvet. De skiller seg ut fra et passasjertransportfly bare ved størrelsen på lastedørene og muligens skjulingen av vinduene. Noen fly er blandet med en passasjerhytte og en lastekabine over gulvet.

den Beluga Airbus A300-600ST Airbus er et ekstremt tilfelle av modifisering av et sivilt fly. Fra flyrammen til en A300 er skrogetes diameter utvidet for å kunne ta imot seksjoner av skroget til andre fly eller andre elementer av ikke-standard dimensjoner som halvvingene eller finnen. Dette flyet brukes til å transportere disse seksjonene mellom produksjonsanleggene og det siste monteringsanlegget.

militære lastetransportfly (type Airbus A400M ) har en diameter og en skroglengde som kan romme store kjøretøyer som stridsvogner. De er utstyrt med en lasterampe bak og noen ganger med en åpning eller vippende nese for å få en andre frontrampe. Dette arrangementet tillater lasting uten løfteinnretninger, ved enkel rulling, og muligens lossing uten reversering.

formen på skroget avhenger av driftsspesifikasjonene (kapasitet til å transportere en tank, en container i skinneformat osv.). Seksjonen er derfor ikke alltid sirkulær.

baldakinen er i høy posisjon slik at hovedbjelken ikke kutter i lasterommet og for å la gulvet være så lavt som mulig. Den er utstyrt med høyheiseapparater, lameller og klaffer over hele lengden på bunnbladet, for å tillate lav landingshastighet og bruk av land med korte eller uforberedte rullebaner.

haleenhetene er plassert veldig høyt for å fjerne den bakre lasterampen og for å fjerne baksiden av flyet, fordi disse også brukes til fallskjermhopping menn eller utstyr.

drivlinjen er plassert under bunken for bedre tilgjengelighet. Turbopropmotorer foretrekkes ofte fremfor jetmotorer fordi deres landings-start-ytelse er bedre, marsjfart er ikke et sentralt element.

toget brettes inn i naceller festet til skroget. Denne ordningen tillater et veldig kort tog og et gulv så lavt som mulig for å lette belastningen. Støtdempere er ofte tømmbare for å senke gulvet ytterligere når flyet lastes.

Regionalt transportfly

Et regionalt transportfly er kort eller veldig kort. Den frakter noen titalls passasjerer over korte avstander (i størrelsesorden 200 til 1000 km) . Gjennomsnittlig kapasitet for disse flyene er rundt 30 til 40 passasjerer , med en tendens til å øke til 60 til 80 passasjerer .

Generelle kjennetegn ved denne typen fly:

skroget av sylindrisk seksjon som tillater installasjon av tre til fem forseteseter med en gang.
høy vinge: hyttegulvet er nær bakken, noe som eliminerer behovet for tilgangsganger og løfteutstyr til bagasjen. Bomben er utstyrt med høyheiseapparater, bakkantklaffer og noen ganger forkanter for å tillate lav landingshastighet og bruk av sekundære flyplasser med kort rullebane. Noen fly bruker spesielle enheter som eksplosjonsfløyen for å gi dem ADAC (Short Takeoff and Landing Aircraft) -egenskaper, slik at de kan bruke små flyplasser i nærheten av bysentre.
drivverk bestående av to turbopropmotorer. Sammenlignet med reaktorer gjør propellens høyere fremdriftseffektivitet disse flyene mye mer økonomiske, til tross for lavere hastighet (ca. 450 til 550 km / t ). Noen nylige fly er utstyrt med veldig kraftige turbopropmotorer som gir dem en gjennomsnittlig flyhastighet nesten like høy som en jet på korte reiser (mindre enn 600 km ).
landingsutstyr festet til motorens naceller, med lange ben hvis vingen er i høy posisjon, eller i nacelle på siden av skroget, noe som gjør det mulig å redusere dimensjonene og massen til hovedutstyret samt få tilgang til passasjerer uten trapper eller ramper.
Den regionale passasjerflyen "toppen av linjen" er en liten twinjet som ligner på kortreisen beskrevet ovenfor.

Militærfly

Mangfoldet av militære flyoppdrag (avlytting, jagerfly, strategisk bombardement, rekognosering, bakken støtte osv.) Pålegger visse egenskaper. Disse flyene er ofte multirole, det vil si at tilpasningen til oppdraget skjer ved å endre lastene.

Vanlige egenskaper:

I tillegg til de aerodynamiske egenskapene og evnen til å oppfylle et gitt oppdrag, må militærflyet, i motsetning til det sivile flyet, være vanskelig å oppdage (reduksjon av den elektromagnetiske og infrarøde signaturen ). Løsningene som brukes, enten det gjelder materialer eller arkitektur, er noen ganger veldig forskjellige fra et sivilt fly.

Skroget: redusert til pilotens cockpit, en luftfartsboks, drivstofftanker og thrustere plassert på baksiden av skroget.
Vinge: militære fly er de eneste nå (siden tilbaketrekningen av Concorde) som brukte en deltafløy eller en fløy med variabel geometri .
Drivlinje: i skroget
Landingsutstyr: sammenleggbart i vingene eller i skroget.
En av de grunnleggende egenskapene er manøvrerbarhet. De fleste fly er designet for å være stabile, det vil si raskt gjenvinne en posisjon av likevekt i tilfelle forstyrrelser. Stabiliteten sikrer komforten ved pilotering, men er i motsetning til manøvrerbarhet, rask modifisering av holdningen og flyets bane. Når det gjelder arkitektur, resulterer det i reduksjonen, se eliminering av stabilisatorstabilisatorene (deltavinger).

Forretningsplan

Et forretningsfly kan frakte noen få passasjerer, rundt ti eller færre. Hytten er generelt luksuriøs.

Det er flere typer bruk for denne kategorien av fly.

Kommersiell: Eieren (e) leier flyene sine til en kunde mot en kostnad fast per flyreise. I dette tilfellet gjelder handelsreglene, det kreves et mannskap på to piloter, samt to motorer etc.
Privat: eieren (e) og medlemmene av deres nærmeste familie kan bruke den. Her er reglene forskjellige, hvis produsenten har sertifisert flyet med en enkelt pilot, kan det flys av en enkelt pilot. Flyet kan være enmotorer som Pilatus PC-12 eller Socata TBM-700 .

Et forretningsfly kan utformes:

Som et lite passasjerfly. Arkitekturen er da identisk, men skrogets diameter gjør det bare mulig å plassere to seter foran, og det er ingen hold. Den lave vingen krever at reaktorene plasseres i en nacelle på baksiden av skroget.
Som et førsteklasses passasjerfly. Arkitekturen er identisk bortsett fra hyppig montering av to motorer av sikkerhetsmessige årsaker.

Testplan

Et testfly er et luftfartøy beregnet utelukkende for å utføre flygtester for å oppnå sertifisering eller for å utføre utvikling og forskning. Den er vanligvis utstyrt med en Flight Test Facility (IEV) eller instrumentering for flytest.

Passasjerfly

Denne kategorien dekker enmotors fly fra ett til seks seter.

De brukes til luftturisme og er derfor ikke alltid utstyrt for å fly i dårlig vær. Flyskoler bruker denne typen utstyr for første pilotopplæring.

Generelle egenskaper ved denne typen utstyr:

deres struktur kan være laget av tre / kryssfiner, aluminiumsark eller kompositt (harpiks og glassfiber eller karbonlaminat);
drivverket består av en stempelmotor som driver en propell; i de aller fleste tilfeller er den plassert foran på skroget;
landingsutstyret er ofte festet for å redusere vekten og kostnadene, og effekten på ytelsen er ikke veldig viktig når giret blir utført; de aller fleste lette fly er utstyrt med trehjulssykkel: nesehjul og hovedutstyr bak tyngdepunktet; de eldste modellene bruker det "klassiske" toget: hovedtog foran tyngdepunktet og bakhjulet.

Ubemannede fly, drone

Skala modell fly, mikro-luftfart

Merknader og referanser

Lette fly har ikke strømassisterte kontroller og, a fortiori , elektriske kontroller.