Αεροπλάνο

Το αεροπλάνο είναι μηχανοκίνητο αεροσκάφος σταθερών πτερύγων το οποίο ωθείται μπροστά από έναν κινητήρα αεριώθησης ή έναν έλικα. Υπάρχουν αεροπλάνα σε διάφορα είδη μεγεθών, σχεδίων, και διάταξης πτερύγων. Το ευρύ φάσμα χρήσης των αεροπλάνων περιλαμβάνει την αναψυχή, τη μεταφορά αγαθών και ανθρώπων, τον στρατό και την έρευνα. Η εμπορευματική αεροπορία είναι μια μαζική βιομηχανία που περιλαμβάνει τις πτήσεις δεκάδων χιλιάδων επιβατών καθημερινά από τις αεροπορικές εταιρείες. Τα περισσότερα αεροπλάνα καθοδηγούνται από έναν κυβερνήτη, αλλά υπάρχουν και μερικά τα οποία ελέγχονται εξ αποστάσεως ή μέσω υπολογιστή.
Οι αδελφοί Ράιτ εφηύραν και πέταξαν το πρώτο αεροπλάνο το 1903, και αναγνωρίστηκαν ως «οι πρώτοι που πραγματοποίησαν μια σταθερή και ελεγχόμενη πτήση με δύναμη βαρύτερη του αέρα». Κατασκεύασαν το αεροπλάνο πάνω στα σχέδια του Τζορτζ Κέιλι που χρονολογούνται από το 1799, όταν αυτός όρισε την έννοια του σύγχρονου αεροπλάνου (και αργότερα κατασκεύασε και πέταξε μοντέλα αεροσκαφών και επιβατικά ανεμοπλάνα με επιτυχία). Μεταξύ 1867 και 1896, ο Γερμανός πρωτοπόρος της αεροπορίας για ανθρώπους, Ότο Λίλιενταλ μελέτησε τις βαρύτερες από τον αέρα πτήσεις. Παρά την περιορισμένη χρήση στον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, η τεχνολογία των αεροσκαφών συνέχισε να εξελίσσεται. Τα αεροπλάνα είχαν παρουσία σε όλες τις κύριες μάχες του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου. Το πρώτο αεριωθούμενο αεροσκάφος ήταν το Γερμανικό Heinkel He 178 το 1939. Το πρώτο αεριωθούμενο επιβατικό αεροπλάνο ήταν το de Havilland Comet, που πέταξε το 1952. Το Boeing 707, το πρώτο ευρύτατα επιτυχημένο εμπορικό αεριωθούμενο αεροσκάφος, ήταν σε χρήση για πάνω από 50 χρόνια, από το 1958 έως το 2013.

Ετυμολογία και χρήση της λέξης

Η πρώτη μαρτυρία για την λέξη είναι στα Αγγλικά, στα τέλη του 19ου αιώνα (πριν από την πρώτη μηχανική πτήση), με τη λέξη airplane, όπως και aeroplane, που προέρχεται από την Γαλλική λέξη aéroplane, η οποία με τη σειρά της πηγάζει από την Ελληνική λέξη ἀήρ, («αέρας») και είτε από τη Λατινική λέξη planus, («επίπεδο»), ή την Ελληνική λέξη πλάνος («περιπλάνηση»). Η λέξη « Aéroplane » αναφερόταν αρχικά μόνο στο φτερό, καθώς είναι ένα επίπεδο που κινείται στον αέρα. Ως ένα παράδειγμα συνεκδοχής, η λέξη για το φτερό κατέληξε να αναφέρεται σε ολόκληρο το αεροσκάφος.
Σε Ηνωμένες Πολιτείες και Καναδά, ο όρος "airplane" χρησιμοποιείται για τα μηχανοκίνητα αεροσκάφη σταθερών πτερύγων. Στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις χώρες της Κοινοπολιτείας, ο όρος "aeroplane" είναι αυτός που χρησιμοποιείται συνήθως για τα αεροσκάφη αυτά.

Πρώτες μηχανοκίνητες πτήσεις

Οι πτήσεις των αδελφών Ράιτ το 1903 έχουν αναγνωριστεί από την Διεθνή Ομοσπονδία Αεροναυτικής (Fédération Aéronautique Internationale, FAI), το κυρίαρχο σώμα που κρατά τα ρεκόρ για την αεροναυτική, ως «η πρώτη παρατεταμένη και ελεγχόμενη βαρύτερη από τον αέρα πτήση». Από το 1905, το Wright Flyer III είχε τη δυνατότητα πλήρους ελέγχου, σταθερής πτήσης για σημαντικό χρόνο. Οι αδελφοί Ράιτ πίστωσαν στον Ότο Λίλιενταλ ως κύριο εμπνευστή τους, την απόφαση τους να συνεχίσουν τις επανδρωμένες πτήσεις.
Το 1906, ο Αλμπέρτου Σάντους-Ντουμό πραγματοποίησε αυτό που έμελλε να είναι η πρώτη πτήση αεροπλάνου χωρίς την βοήθεια καταπέλτη και έθεσε το πρώτο παγκόσμιο ρεκόρ που αναγνωρίστηκε από την Αερολέσχη της Γαλλίας, πετώντας 220 μέτρα σε λιγότερο από 22 δευτερόλεπτα. Η πτήση αυτή πιστοποίηθηκε επίσης και από την FAI.
Ένα πρώτο σχέδιο αεροσκάφους το οποίο συγκέντρωσε τη σύγχρονη διάταξη των ελκυστήρων των μονοπλάνων ήταν το Blériot VIII, σχέδιο του 1908. Είχε κινούμενες επιφάνειες στην ουρά μέσω των οποίων ελεγχόταν η απόκλιση και το βήμα, μια δομή με ρολό ελέγχου που παρεχόταν είτε μέσω της στρέβλωσης των φτερών ή πτερυγίων και ελεγχόταν από τον πιλότο μέσω ενός χειριστηρίου και μιας μπάρας πηδαλίων. Ήταν ένας σημαντικός προκάτοχος του μεταγενέστερου αεροσκάφους του Blériot XI με το οποίο διέσχισε την Μάγχη το καλοκαίρι του 1909.
Στην Ρουμανία, το αεροσκάφος, A. Vlaicu nr. 1, ολοκληρώθηκε το 1909 και δοκιμάστηκε στις 17 Ιουνίου 1910. Από την πρώτη πτήση το αεροπλάνο δεν χρειαζόταν κάποια αλλαγή. Ήταν κατασκευασμένο από έναν μονό δοκό αλουμινίου 10 μέτρων στον οποίον στηριζόταν ολόκληρο το αεροσκάφος, κάνοντας το εύκολο να πετάξει. Δέκα αεροπλάνα κατασκευάστηκαν για την Ρουμανική Πολεμική Αεροπορία.
O Α΄ Παγκόσμιος Πόλεμος ήταν ένας χώρος δοκιμών για την χρήση του αεροπλάνου ως όπλο. Τα αεροπλάνα προέβαλλαν την δυνατότητα τους ως κινητές πλατφόρμες παρακολούθησης, και στη συνέχεια αποδείχθηκαν μηχανές πολέμου ικανές να πραγματοποιήσουν αρκετές απώλειες στον εχθρό. Η πρώτη γνωστή εναέρια επικράτηση μέσω πολεμικού αεροσκάφους οπλισμένο με συγχρονισμένο πολυβόλο πραγματοποιήθηκε το 1915, από τον υπολοχαγό της Γερμανικής Πολεμικής Αεροπορίας (Luftstreitkräfte) Κουρτ Βίντγκεν. Εμφανίστηκαν οι ιπτάμενοι άσοι, και ο σημαντικότερος (με βάση των αριθμό των επικρατήσεων σε εναέριες αναμετρήσεις) ήταν ο Μάνφρεντ φον Ριχτχόφεν.
Μετά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, η τεχνολογία των αεροσκαφών συνέχισε να εξελίσσεται. Οι Άλκοκ και Μπράουν διέσχισαν τον Ατλαντικό ωκεανό χωρίς στάση για πρώτη φορά το 1919. Οι πρώτες εμπορικές πτήσεις έλαβαν χώρα μεταξύ Ηνωμένων Πολιτειών και Καναδά το 1914.
Τα αεροπλάνα είχαν παρουσία σε όλες τις σημαντικές μάχες του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου. Ήταν ουσιαστικό συστατικό των στρατιωτικών στρατηγικών της περιόδου, όπως ο Κεραυνοβόλος πόλεμος στην Γερμανία, η Μάχη της Αγγλίας, και οι Αμερικανοϊαπωνικές αερομαχίες του Ειρηνικού Ωκεανού.

Ανάπτυξη των αεριωθούμενων αεροσκαφών

Το πρώτο 'λειτουργικό' αεριωθούμενο αεροσκάφος ήταν το Γερμανικό Heinkel He 178, το οποίο δοκιμάστηκε το 1939. Το 1943, το Messerschmitt Me 262, το πρώτο 'λειτουργικό' πολεμικό αεριωθούμενο αεροσκάφος, τέθηκε σε υπηρεσία στην Γερμανική Luftwaffe. Τον Οκτώβριο του 1947, το Bell X-1 ήταν το πρώτο αεροσκάφος το οποίο ξεπέρασε την ταχύτητα του ήχου.
Το πρώτο επιβατικό αεριωθούμενο αεροπλάνο ήταν το de Havilland Comet, το οποίο πέταξε για πρώτη φορά το 1952. Το Boeing 707, το πρώτο ευρέως επιτυχημένο εμπορικό αεροσκάφος, ήταν σε εμπορική χρήση για πάνω από 50 χρόνια, από το 1958 έως το 2010. Το Boeing 747 ήταν το μεγαλύτερο επιβατικό αεροσκάφος από το 1970 μέχρι που το ξεπέρασε το Airbus A380 το 2005.

Κινητήρες έλικα

Τα μικρότερα και παλαιότερα σκάφη με έλικες χρησιμοποιούσαν κινητήρες παλινδρομικής κίνησης (ή κινητήρες με Πιστόνια) για να στρέψουν τον έλικα και δημιουργήσουν ώθηση. Η ποσότητα ώθησης που προκαλεί ένας έλικας εξαρτάται από την περιοχή δίσκου της - την περιοχή στην οποία περιστρέφονται οι λεπίδες της. Εάν η περιοχή αυτή είναι πολύ μικρή, η αποτελεσματικότητα είναι φτωχή, και αν η περιοχή είναι μεγάλη, ο έλικας θα πρέπει να περιστρέφεται με πολύ χαμηλή ταχύτητα ώστε να αποφευχθεί η πιθανότητα να κινείται υπερηχητικά και να δημιουργεί αρκετό θόρυβο, και όχι πολύ ώθηση. Εξαιτίας αυτού του περιορισμού, οι έλικες προτιμούνται για αεροπλάνα που κινούνται με ταχύτητες κάτω των 5 μαχ, ενώ τα αεριωθούμενα είναι καλύτερη επιλογή για ταχύτητες πάνω από αυτό το όριο. Οι κινητήρες με έλικα ίσως να προκαλούν λιγότερο θόρυβο από ότι οι κινητήρες τζετ (αν και όχι πάντα) και ίσως η απόκτηση ή συντήρηση τους κοστίζει λιγότερο σε ελαφρά αεροπλάνα γενικής αεροπορίας όπως το Cessna 172. Τα μεγαλύτερα ελικοφόρα αεροπλάνα όπως το Dash 8 χρησιμοποιούν έναν αεριωθούμενο κινητήρα για να ενεργοποιήσουν τον έλικα, κυρίως επειδή ένας ισάξιος σε ισχύ κινητήρας με πιστόνια θα ήταν πιο μεγάλος και περίπλοκος.

Κινητήρες τζετ

Τα αεριωθούμενα αεροσκάφη ωθούνται από κινητήρες αεριώθησης, οι οποίοι χρησιμοποιούνται εξαιτίας των αεροδυναμικών περιορισμών των ελίκων που δεν ισχύουν στην προώθηση μέσω τζετ. Οι κινητήρες αυτοί είναι πιο ισχυροί από έναν κινητήρα παλινδρομικής κίνησης για ένα συγκεκριμένο βάρος ή μέγεθος και είναι συγκριτικά πιο αθόρυβοι και λειτουργούν καλύτερα σε υψηλότερο υψόμετρο. Τα περισσότερα σύγχρονα αεριωθούμενα αεροπλάνα χρησιμοποιούν κινητήρες τζετ με στρόβιλους οι οποίοι ισορροπούν τα πλεονεκτήματα ενός έλικα, ενώ διατηρούν την ταχύτητα εξάτμισης και την ισχύ ενός τζετ. Πρόκειται ουσιαστικά για έλικα σε σε αγωγό προσκολλημένο σε έναν κινητήρα τζετ, όπως περίπου ένα τουρμπινοφόρο αεροπλάνο (turboprop), αλλά σε μικρότερη διάμετρο. Όταν πρόκειται για αεροπλάνα αεροπορικής εταιρείας, είναι αποτελεσματικός όσο παραμένει κάτω από την ταχύτητα του ήχου (υποηχητικά). Τα πολεμικά αεριωθούμενα και άλλα υπερηχητικά αεροσκάφη που δεν διατηρούνται πολύ χρόνο υπερηχητικά χρησιμοποιούν συχνά κινητήρες με στρόβιλους, αλλα για να λειτουργήσουν, χρειάζεται εισαγωγή αέρα στον αγωγό για να καθυστερεί τον αέρα κάτω, ώστε όταν αυτός φτάνει στο μπροστινό μέρος του στροβίλου να είναι υποηχητικός. Όταν διαπερνά τον κινητήρα, τότε επιταχύνεται ξανά σε υπερηχητικές ταχύτητες. Για περισσότερη ενίσχυση της ισχύος εξόδου, το καύσιμο ρίχνεται στο ρεύμα της εξάτμισης, όπου αναφλέγεται. Αυτό ονομάζεται μετάκαυση και χρησιμοποείται στα απλά αεροσκάφη τζετ και στα στροβιλοφόρα αν και κανονικά χρησιμοποιείται μόνο σε μαχητικά αεροσκάφη εξαιτίας της ποσότητας καυσίμων που καταναλώνεται, και ακόμη και τότε χρησιμοποιείται μόνο για μικρές περιόδους. Τα υπερηχητικά επιβατικά αεροσκάφη (όπως το Κονκόρντ) δεν χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως μιας και η πτήση υπερηχητικά δημιουργεί ηχητική έκρηξη η οποία απαγορεύεται στις περισσότερες πυκνοκατοικημένες περιοχές, και εξαιτίας της υψηλότερης κατανάλωσης καυσίμων που απαιτούν οι υπερηχητικές πτήσεις.
Τα αεριωθούμενα αεροσκάφη επιτυγχάνουν υψηλές ταχύτητες πλοήγησης (700 με 900 χλμ/ώρα (430 με 560 μίλια/ώρα)) και υψηλές ταχύτητες κατά την απογείωση και την προσγείωση (150 με 250 χλμ/ώρα (93 με 155 μίλια/ώρα)). Εξαιτίας της ταχύτητας που χρειάζεται για την απογείωση και την προσγείωση τα αεριωθούμενα αεροσκάφη χρησιμοποιούν πτερύγια και συσκευές προβαδίσματος για να ελέγξουν την άνωση και την ταχύτητα. Ακόμη, πολλά αεριωθούμενα αεροσκάφη χρησιμοποιούν αναστροφείς ώθησης για να μειώσουν την ταχύτητα του αεροσκάφους κατά την προσγείωση.

Ηλεκτρικοί κινητήρες

Ένα ηλεκτροκίνητο αεροσκάφος χρησιμοποιεί ηλεκτρικούς κινητήρες αντί για κινητήρες εσωτερικής καύσης, με τον ηλεκτρισμό να προέρχεται από τις κυψέλες καυσίμου, ηλιακά κύτταρα, ηλεκτρικούς πυκνωτές διπλής στρώσης, ακτινοβολία ισχύος, ή μπαταρίες. Προς το παρόν, οι πτήσεις ηλεκτρικών αεροσκαφών, περιορίζεται σε πειραματικά στάδια, περιλαμβάνοντας επανδρωμένα και μη επανδρωμένα αεροσκάφη, αν και υπάρχουν ήδη κάποια μοντέλα παραγωγής στην αγορά.

Κινητήρες πυραύλων

Στον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, οι Γερμανοί χρησιμοποίησαν τα πυραυλοκίνητα αεροσκάφη τύπου Me 163 Komet. Το πρώτο αεροπλάνο το οποίο έσπασε το όριο του ήχου ήταν ένα αεροπλάνο πύραλος - το Bell X-1. Το μεταγενέστερο North American X-15 έσπασε και άλλα ρεκόρ ταχύτητας και υψομέτρου και έθεσε τις βάσεις για τον μεταγενέστερο σχεδιασμό αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών. Τα αεροσκάφη πύραυλοι δεν χρησιμοποιούνται πλέον, αν και υπάρχουν πολεμικά αεροσκάφη που απογειώνονται υποβοηθούμενα από πυραύλους. Πρόσφατα αεροσκάφη πύραυλοι είναι το SpaceShipOne και το XCOR EZ-Rocket.

Κινητήρες ramjet και scramjet

Ο κινητήρας ramjet είναι μια μορφή αεριωθούμενου κινητήρα που δεν περιέχει κύρια κινούμενα τμήματα και μπορεί να είναι χρήσιμος σε συγκεκριμένες εφαρμογές που απαιτούν μικρό και απλό κινητήρα για χρήση σε υψηλές ταχύτητες, όπως όταν έχουν βλήματα. Τα ramjets απαιτούν εμπρόσθια κίνηση προτού δημιουργήσουν ώθηση και συχνά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με άλλες μορφές προώθησης, ή με εξωτερικά μέσα για την επίτευξη ικανοποιητικής ταχύτητας. Το Lockheed D-21 ήταν drone αναγνώρισης ωθούμενο με ramjet ταχύτητας 3+ Μαχ το οποίο εκκινούσε από ένα γονικό αεροσκάφος. Το ramjet χρησιμοποιεί την εμπρόσθια κίνηση του οχήματος για να εξαναγκάσει τον άερα να περάσει από τον κινητήρα δίχως να καταφεύγει σε στρόβιλους ή ανεμοδείκτες. Το καύσιμο προστίθεται και καίγεται, και στη συνέχεια θερμαίνει και επεκτείνει τον άερα για να παρέχει ώθηση.
Το scramjet είναι ένα υπερηχητικό ramjet και εκτός από τις διαφορές που έχουν να κάνουν με το πως λειτουργεί η εσωτερική υπερηχητική ροή αέρα, λειτουργεί όπως ένα συμβατικό. Αυτός ο τύπος κινητήρα απαιτεί πολύ υψηλή αρχική ταχύτητα ώστε να λειτουργήσει. Το NASA X-43, ένα πειραματικό μη επανδρωμένο scramjet, έθεσε το παγκόσμιο ρεκόρ το 2004 για ένα αεριωθούμενο αεροσκάφος με ταχύτητα 9,7 Μαχ, περίπου στα 12.100 χλμ/ώρα (7.500 μίλια/ώρα).

Σχεδιασμός και κατασκευή

Τα περισσότερα αεροπλάνα κατασκευάζονται από εταιρείες που έχουν ως αντικείμενο την παραγωγή τους σε ποσότητα για τους πελάτες τους. Ο σχεδιασμός και η διαδικασία παραγωγής, συμπεριλαμβανομένων των δοκιμών ασφαλείας, μπορούν να διαρκέσουν από τέσσερα χρόνια για μικρά αεροπλάνα τύπου turboprop ή περισσότερο για μεγαλύτερα αεροπλάνα.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ορίζονται οι στόχοι και οι προδιαγραφές σχεδιασμού του αεροσκάφους. Αρχικά η εταιρεία παραγωγής χρησιμοποιεί σχέδια και εξισώσεις, προσομοιώσεις, δοκιμές σε αεροθαλάμους και πειραματισμούς για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του αεροσκάφους. Οι εταιρείες χρησιμοποιούν υπολογιστές για να σχεδιάσουν, προγραμματίσουν και διεκπεραιώσουν τις αρχικές προσομοιώσεις του αεροσκάφους. Στη συνέχεια μικρά μοντέλα και ομοιώματα των βασικών μερών του αεροπλάνου δοκιμάζονται σε αεροθαλάμους για να πιστοποιηθεί η αεροδυναμική τους.
Όταν ο σχεδιασμός περάσει αυτές τις διαδικασίες, η εταιρεία κατασκευάζει έναν περιορισμένο αριθμό πρωτοτύπων για τις δοκιμές στο έδαφος. Αντιπρόσωποι από τις κυβερνητικές αρχές αεροπορίας της χώρας συνήθως πραγματοποιούν την πρώτη πτήση. Οι δοκιμαστικές πτήσεις συνεχίζονται μέχρι το αεροσκάφος να έχει εκπληρώσει όλες τις απαιτήσεις. Έπειτα η κυβερνητική αρχή αεροπορίας της χώρας εγκρίνει την παραγωγή από την εταιρεία.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, η αρχή αυτή είναι η Ομοσπονδιακή Διοίκηση Αεροπορίας (Federal Aviation Administration, FAA), και στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η Ευρωπαϊκή Αρχή Αεροπορικής Ασφάλειας (European Aviation Safety Agency, EASA). Στον Καναδά, η κρατική αρχή που είναι υπεύθυνη για την πιστοποίηση της μαζικής παραγωγής αεροσκαφών είναι η Transport Canada.
Σε περίπτωση που το αεροσκάφος πωληθεί σε άλλη χώρα, απαιτείται άδεια από την δημόσια αρχή αεροπορίας της χώρας που θα χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα τα αεροπλάνα που κατασκευάζονται από την Ευρωπαϊκή Airbus, χρειάζεται να πιστοποιηθούν από την FAA ώστε να πετάξουν στις Ηνωμένες Πολιτείες, και αεροπλάνα που κατασκευάζονται από την Αμερικανική Boeing πρέπει να εγκριθούν από την EASA ώστε να μπορούν να πετάξουν στην Ευρωπαϊκή Ένωση.
Τα λιγότερο θορυβώδη αεροπλάνα έχουν ολοένα και περισσότερη ζήτηση εξαιτίας της αύξησης της εναέριας κίνησης, κυρίως πάνω από αστικές περιοχές, μιας και η μόλυνηση από τον θόρυβο των αεροσκαφών είναι ένα μείζον ζήτημα.
Μικρά αεροπλάνα μπορούν να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν από ερασιτέχνες στις οικίες τους. Άλλα οικιακά αεροσκάφη μπορούν να συναρμολογηθούν με την χρήση προκατασκευασμένων τμημάτων τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν ένα βασικό αεροπλάνο.
Υπάρχουν λίγες εταιρείες που κατασκευάζουν αεροπλάνα σε μεγάλη κλίμακα. Όμως, η παραγωγή ενός αεροπλάνου είναι μια διαδικασία η οποία για την ακρίβεια απαιτεί δεκάδες, ή ακόμη και χιλιάδες, άλλων εταιρειών και εργοστασίων, τα οποία παρασκευάζουν τα τμήματα που τοποθετούνται στο αεροπλάνο. Για παράδειγμα, μια εταιρεία μπορεί να είναι υπεύθυνη για την παραγωγή των τροχών προσγείωσης, ενώ μια άλλη να είναι υπεύθυνη για το ραντάρ. Η παραγωγή αυτών των τμημάτων δεν περιορίζεται στην ίδια πόλη ή χώρα. Στην περίπτωση των μεγάλων κατασκευαστικών εταιρειών αεροσκαφών, αυτά τα τμήματα προέρχονται από όλο τον κόσμο.
Τα τμήματα αποστέλονται από το κύριο εργοστάσιο στην εταιρεία παραγωγής των αεροπλάνων, όπου βρίσκεται η γραμμή παραγωγής. Στην περίπτωση των μεγάλων αεροπλάνων, είναι πιθανό να υπάρχουν γραμμές παραγωγής που είναι υπεύθυνες για την συναρμολόγηση των βασικών τμημάτων του αεροπλάνου, ειδικά για τα φτερά και την άτρακτο.
Όταν ολοκληρωθεί η κατασκευή, το αεροπλάνο ελέγχεται με αυστηρότητα για να βρεθούν τυχόν αστοχίες ή παραλείψεις. Μετά την έγκριση από τους επιθεωρητές, το αεροπλάνο εκτελεί μια σειρά από δοκιμαστικές πτήσεις ώστε να διασφαλιστεί πως όλα τα συστήματα λειτουργούν σωστά και πως μπορεί να πετάξει χωρίς προβλήματα. Αφότου περάσουν αυτές οι δοκιμές, το αεροπλάνο είναι έτοιμο να λάβει τις «τελικές πινελιές» (εσωτερική διαρρύθμιση, βάψιμο, κλπ), και μετά είναι έτοιμο προς παράδοση στον πελάτη.

Πτέρυγες

Οι πτέρυγες ενός αεροσκάφους σταθερών πτερύγων είναι στατικά επίπεδα τα οποία εκτείνονται και από τις δύο πλευρές του αεροσκάφους. Όταν το αεροσκάφος κινείται εμπρός, ο αέρας ρέει πάνω από τις πτέρυγες οι οποίες είναι σχεδιασμέναε ώστε να παράγουν άνωση. Το σχήμα αυτό ονομάζεται αεροτομή και είναι παρόμοιο με το φτερό ενός πουλιού.

Δομή των πτερύγων

Τα αεροπλάνα έχουν ευέλικτες επιφάνειες πτερύγων οι οποίες εκτείνονται σε ένα πλαίσιο και γίνονται άκαμπτες από τις δυνάμεις άνωσης που ασκούνται από την ροή του αέρα πάνω τους. Τα μεγαλύτερα αεροσκάφη έχουν άκαπμπτες επιφάνειες πτερύγων οι οποίες παρέχουν επιπλέον δύναμη.
Είτε ευέλικτες είτε άκαμπτες, οι περισσότερες πτέρυγες διαθέτουν ένα στιβαρό πλαίσιο από το οποίο παίρνουν το σχήμα τους και το οποίο μεταφέρει την άνωση από την επιφάνεια των πτερύγων προς το υπόλοιπο αεροσκάφος. Τα κύρια δομικά στοιχεία είναι ένας ή περισσότεροι δοκοί που εκτείνονται από τη μία στην άλλη άκρη, και πολλές ραβδώσεις που εκτείνονται από το κορυφαίο (μπροστινό) στο καταληκτικό (οπίσθιο) σημείο.
Οι πρώτοι κινητήρες αεροπλάνων είχαν μικρή ισχύ, και η ελαφρότητα τους ήταν πολύ σημαντική. Επίσης, τα πρώτα τμήματα αεροτομών ήταν πολύ λεπτά, και δεν μπορούσαν να διαθέτουν ένα ισχυρό πλαίσιο σητν επιφάνεια τους. Έτσι μέχρι τη δεκαετία του 1930 οι περισσότερες πτέρυγες ήταν πολύ ελαφρές και δεν διέθεταν αρκετή δύναμη. Έτσι προστέθηκαν εξωτερικοί δοκοί αντιστήριξης και καλώδια. Όταν αυξήθηκε η διαθέσιμη ισχύ των κινητήρων κατά τις δεκαετίες 1920 και 1930, οι πτέρυγες μπορούσαν να γίνουν βαρύτερες και αρκετά δυνατές, και η στήριξη δεν χρειαζόταν πλέον. Αυτός ο τύπος των αστήρικτων πτερύγων ονομάζεται διάταξη πτέρυγας υποστηρίγματος.

Διάταξη των πτερύγων

Ο αριθμός και το σχήμα των πτερύγων διαφέρει σημαντικά ανάλογα με τον τύπο. Ένα συγκεκριμένο επίπεδο πτέρυγας μπορεί να είναι πλήρους ανοίγματος ή διαχωρισμένο από μια κεντρική άτρακτο σε αριστερή και δεξιά πτέρυγα. Σε μερικές περιπτώσεις έχουν χρησιμοποιηθεί και περισσότερες πτέρυγες, όπως το τριπλάνο με τις τρεις πτέρυγες που χρησιμοποιήθηκε αρκετά στον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. Το τέτρα-πτέρυγο τετραπλάνο και άλλα σχέδια πολυπλάνων είχαν μικρή επιτυχία.
Το μονοπλάνο διαθέτει μια απλή επιφάνεια πτέρυγας, ένα διπλάνο έχει δύο στοιβαγμένες μια πάνω στην άλλη, ένα αεροπλάνο παράλληλης πτέρυγας έχει δύο τοποθετημένα το ένα πίσω από το άλλο. Όταν η διαθέσιμη ισχύς κινητήρα αυξήθηκε κατά τη δεκαετία του 1920 και του 1930 και δεν χρειαζόταν πλέον στήριξη, το αστήρικτο μονοπλάνο έγινε ο πιο κοινός τύπος μηχανοκίνητου αεροπλάνου.
Η κάτοψη της πτέρυγας είναι το σχήμα της όπως φαίνεται από πάνω. Για να είναι αεροδυναμικά αποτελεσματική, μια πτέρυγα πρέπει να είναι ευθεία με μακρά έκταση από τη μία άκρη στην άλλη αλλά να έχει μικρή χορδή (υψηλή αναλογία). Αλλά για να είναι δομικά αποτελεσματική και ως εκ τούτου ελαφριά σε βάρος, μια πτέρυγα πρέπει να διαθέτει μικρή έκταση η οποία θα πρέπει να είναι αρκετή για να παρέχει άνωση (χαμηλή αναλογία).
Στις διηχητικές ταχύτητες (κοντά στην ταχύτητα του ήχου), η σάρωση της πτέρυγας μπροστά ή πίσω βοηθά ώστε να μειώνεται η αντίσταση από τα υπερηχητικά ωστικά κύματα καθώς αυτά αρχίζουν να δομούνται. Η πτέρυγα σάρωσης είναι μια ευθεία πτέρυγα η οποία κινείται μπροστά ή πίσω.
Η πτέρυγα δέλτα είναι ένα τριγωνικό σχήμα το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλούς λόγους. Ως μια ευέλικτη πτέρυγα Rogallo καταλογίζεται ως ένα σταθερό σχήμα στις αεροδυναμικές δυνάμεις, και συχνά χρησιμοποιείται σε υπερελαφριά αεροσκάφη και ακόμη και χαρταετούς. Ως υπερηχητική πτέρυγα συνδυάζει την υψηλή δύναμη με την χαμηλή αντίσταση και έτσι συχνά χρησιμοποιείται σε γρήγορα αεριωθούμενα.
Μια μεταβλητή γεωμτερική πτέρυγα μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια της πτήσης σε άλλο σχήμα. Οι μεταβλητές πτέρυγες σάρωσης μεταβάλλονται μεταξύ μιας αποτελεσματικής ευθείας διάταξης κατά την διάρκεια της απογείωσης και της προσγείωσης, σε μια διάταξη σάρωσης χαμηλής αντίστασης κατά τη διάρκεια πτήσεων υψηλής ταχύτητας. Άλλες μορφές μεταβλητών κατόψεων έχουν χρησιμοποιηθεί αλλά καμία δεν έχει περάσει το στάδιο των ερευνών.

Άτρακτος

Μια άτρακτος είναι ένα μακρύ, λεπτό σώμα, συνήθως με κωνικές ή στρογγυλεμένες άκρες ώστε να κάνουν το σχήμα του ομαλό αεροδυναμικά. Η άτρακτος ίσως περιλαμβάνει το πλήρωμα της πτήσης, επιβάτες, εμπορεύματα ή ωφέλιμο φορτίο, καύσιμα και κινητήρες. Οι κυβερνήτες των επανδρωμένων αεροσκαφών τα χειρίζονται από το πιλοτήριο το οποίο βρίσκεται στην κορυφή ή στο εμπρόσθιο τμήμα της ατράκτου και είναι εξοπλισμένο με πλήκτρα και συνήθως παράθυρα και όργανα. Ένα αεροπλάνο ίσως διαθέτει περισσότερες από μια ατράκτους, ή ίσως διαθέτει αλυσίδες που τοποθετούν την ουρά ψηλότερα ώστε να επιστρέψουν στο οπίσθιο τμήμα της ατράκτου να χρησιμοποιηθεί για άλλους λόγους.

Ιπτάμενη πτέρυγα

Η ιπτάμενη πτέρυγα είναι ένα αεροσκάφος χωρίς ουρά το οποίο δεν έχει καθορισμένη άτρακτο. Το μεγαλύτερο μέρος του πληρώματος, του ωφέλιμου φορτίου και του εξοπλισμού βρίσκονται εντός της κύριας δομής της πτέρυγας.
Η διάταξη της υπτάμενης πτέρυγας μελετήθηκε διεξοδικά τις δεκαετίες του 1930 και του 1940, κυρίως από τον Τζακ Νόρθροπ και τον Τσέστον Έσελμαν στις Ηνωμένες Πολιτείες, και τον Αλεξάντερ Λίπις και τους αδελφούς Χόρτεν στην Γερμανία. Μετά τον πόλεμο, πολλά πειραματικά σχέδια βασίστηκαν στην έννοια της ιπτάμενης πτέρυγας, αλλά οι γνωστές δυσκολίες παρέμειναν. Μερικό γενικό ενδιαφέρον συνέχισε να υπάρχει μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1950 αλλά τα σχέδια δεν παρείχαν κάποιο σημαντικό πλεονέκτημα και παρουσίαζαν πληθώρα τεχνικών προβλημάτων, που οδήγησαν στην υιοθέτηση «παραδοσιακών» λύσεων όπως το Convair B-36 και το B-52 Stratofortress. Εξαιτίας της πρακτικής ανάγκης για μια βαθιά πτέρυγα, το σχέδιο για την ιπτάμενη πτέρυγα ήταν πιο πρακτικό για σχέδια αργού προς μεσαίου εύρους ταχύτητας και υπήρχε συνεχές ενδιαφέρον για τη χρήση της ως στρατιωτικές αερογέφυρες.
Το ενδιαφέρον στις ιπτάμενες πτέρυγες ανανεώθηκε την δεκαετία του 1980 εξαιτίας του χαμηλού επιπέδου εντοπισμού από τα ραντάρ. Η τεχνολογία Stealth στηρίζεται σε σχήματα τα οποία αντανακλούν κύματα ραντάρ σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις, και έτσι κάνουν το αεροσκάφος δύσκολα εντοπίσιμο, εκτός αν το ραντάρ βρίσκεται σε συγκεκριμένη θέση συγκριτικά με το αεροσκάφος - μια θέση η οποία μεταβάλλεται συνεχώς καθώς το αεροσκάφος κινείται. Αυτή η προσέγγιση οδήγησε τελικά στο βομβαρδιστικό τεχνολογίας Stealth B-2 Spirit. Σε αυτή τη περίπτωση τα αεροδυναμικά πλεονεκτήματα των ιπτάμενων πτερύγων δεν είναι η πρωταρχική ανάγκη. Όμως, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα ελέχγου πτήσης βοήθησαν στην εξάλειψη πολλών αεροδυναμικών προβλημάτων των υπτάμενων πτερύγων, κάνοντας τες αποτελεσματικά και σταθερά βομβαρδιστικά μεγάλης εμβέλειας.

Μικτό σώμα πτέρυγας

Τα αεροσκάφη μεικτού σώματος πτέρυγας διαθέτουν επίπεδο σώμα σχήματος αεροτομής, το οποίο παράγει την περισσότερη άνωση για να τα διατηρήσει ψηλά, και διακριτές και ξεχωριστές δομές πτερύγων, αν και οι πτέρυγες συνδέονται ομαλά με το σώμα.
Έτσι τα αεροσκάφη με μικτό σώμα πτέρυγας ενσωματώνουν στοιχεία σχεδιασμού στην φουτουριστική άτρακτο και το σχέδιο των ιπτάμενων πτερύγων. Τα υποτιθέμενα πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης είναι οι υπερυψωμένες πτέρυγες και ένα φαρδύ σώμα σχήματος αεροτομής. Αυτό δίνει τη δυνατότητα σε ολόκληρο το σκάφος να συνεισφέρει στην ανύψωση με αποτέλεσμα την αυξημένη οικονομία καυσίμου.

Ανυψωμένο σώμα

Η διάταξη ανυψωμένου σώματος αναφέρεται στις περιπτώσεις όπου το ίδιο το σώμα δημιουργεί άνωση. Σε αντίθεση με τις ιπτάμενες πτέρυγες, οι οποίες είναι πτέρυγες με μινιμαλιστική ή ανύπαρτκτη άτρακτο, ένα ανυψωμένο σώμα μπροεί να θεωρηθεί ως ένα αεροσκάφος με μικρές ή μη λειτουργικές πτέρυγες. Ενώ το ζητούμενο στη διάταξη ιπτάμενης πτέρυγας είναι η αποτελεσματικότητα στις υποηχητικές ταχύτητες μέσω της εξάλειψης των μη ανυψούμενων επιφανειών, η διάταξη ανυψωμένου σώματος γενικά μειώνει την αντίσταση και την δομή μιας πτέρυγας για υποηχητικές, υπερηχητικές ή εξαιρετικά υπερηχητικές πτήσεις, ή την εισαγωγή διαστημοπλοίου στην ατμόσφαιρα. Όλα αυτά τα συστήματα πτήσης θέτουν προκλήσεις για την σωστή σταθερότητα πτήσης.
Τα ανυψωμένα σώματα ήταν σημαντικός τομέας έρευνας κατά τις δεκαετίες 1960 και 1970 ως μέσα κατασκευής μικρών και ελαφρών επανδρωμένων διαστημοπλοίων. Οι Ηνωμένες Πολιτείες κατασκεύασαν μερικά από τα διάσημα αεροπλάνα πυραύλους ανυψωμένου σώματος για να δοκιμάσουν το σχέδιο, ενώ επίσης μερικά οχήματα εκτόξευσης πυραύλων δοκιμάστηκαν πάνω από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Το ενδιαφέρον αδυνάτησε καθώς η Αμερικανική Πολεμική Αεροπορία έχασε το ενδιαφέρον της στις επανδρωμένες αποστολές, και η κύρια εξέλιξη έληξε κατά τη διάρκεια σχεδιασμού διαστημοπλοίων, όταν και έγινε ξεκάθαρο πως ήταν δύσκολο να τοποθετηθούν δεξαμενές καυσίμων στις μεγάλες ατράκτους.

Ουραίο πτερύγιο και πρόσθια πτερύγια

Η κλασική πτέρυγα τύπου αεροτομής είναι ασταθής κατά τη διάρκεια της πτήσης, και ο έλεγχος της είναι δύσκολος. Οι τύποι ευέλικτων πτερύγων στηρίζονται συχνά σε μια γραμμή αγκύρωσης ή στο βάρος ενός πιλότου που κρέμεται από κάτω για να διατηρεί τη σωστή στάση. Μερικοί τύποι ελεύθερης πτήσης χρησιμοποιούν μια προαρτημένη αεροτομή η οποία είναι σταθερή, ή άλλους ευφυείς μηχανισμούς στους οποίους συμπεριλαμβάνεται και, ο πιο πρόσφατος, η ηλεκτρονική τεχνητή σταθερότητα.
Αλλά για να επιτευχθεί το τελείωμα, η σταθερότητα και ο έλεγχος, τα περισσότερα αεροσκάφη σταθερών πτερύγων διαθέτουν ένα ουραίο πτερύγιο στο οποίο περιλαμβάνονται ένα πτερύγιο και ένα πηδάλιο τα οποία λειτουργούν οριζοντίως και ένα ουραίο πτερύγιο με έναν ελκυστήρα που λειτουργούν καθέτως. Αυτή η διάταξη είναι τόσο κοινή που θεωρείται πλέον η συμβατική διάταξη. Μερικές φορές υπάρχουν δύο ή περισσότερα πτερύγια, κατανεμημένα κατά κατά μήκος του ουραίου πτερυγίου.
Ορισμένοι τύποι αεροπλάνων διαθέτουν «ψευδή» εμπρόσθια πτερύγια μπροστά από την κύρια πτέρυγα, αντί για πίσω της. Αυτό το εμπρόσθιο πτερύγιο συνεισφέρει στην άνωση, το τελείμωα ή τον έλεγχο του αεροσκάφους.

Διακόπτες και όργανα

Τα αεροπλάνα διαθέτουν περίπλοκα συστήματα ελέγχου πτήσης. Οι κύριοι διακόπτες επιτρέπουν στον κυβερνήτη να διευθύνει το αεροσκάφος στον αέρα με τον έλεγχο της θέσης του αεροσκάφους και της ώθησης του κινητήρα.
Στα επανδρωμένα αεροσκάφη, τα όργανα του πιλοτηρίου παρέχουν πληροφορίες στους κυβερνήτες, συμπεριλαμβανομένων δεδομένων της πτήσης, ισχύος του κινητήρα, πλοήγησης, επικοινωνίας, ενώ ενδέχεται να προστεθούν και άλλα συστήματα.

Ασφάλεια

Όταν η ασφάλεια προσμετράται με τους θανάτους ανά χιλιόμετρο, το ταξίδι μέσω αέρος είναι περίπου 10 φορές πιο ασφαλές από αυτό με λεωφορείο ή σιδηρόδρομο. Όταν όμως προσμετράται με θανάτους ανά ταξίδι, το ταξίδι μέσω αέρος είναι σε σημαντικό βαθμό πιο επικίνδυνο από ότι το ταξίδι με αυτοκίνητο, σιδηρόδρομο ή λεωφορείο. Η ασφάλιση των αεροπορικών ταξιδιών είναι σχετικά πιο ακριβή για αυτό το λόγο - οι ασφαλιστές γενικά χρησιμοποιούν τη στατιστική θάνατοι ανά ταξίδι. Υπάρχει σημαντική διαφορά από την ασφάλεια που παρέχουν οι αεροπορικές εταιρείες από την ασφάλεια των μικρότερων ιδιωτικών αεροπλάνων, με την ανά μίλι στατιστική να αποδεικνύει πως οι αεροπορικές εταιρείες είναι 8,3 φορές πιο ασφαλείς από τα μικρότερα αεροπλάνα.