Lėktuvas

Lėktuvas – sunkesnis už orą orlaivis, turintis variklį ir keliamas sparnų. Lėktuvams priskiriami – viensparnis lėktuvas, dvisparnis lėktuvas (biplanas), trisparnis lėktuvas (triplanas). Retais atvejais pasitaiko specifinių konstrukcijų, tokių kaip skrendantis sparnas ar sparnų neturintis skrendantis kūnas.
Lėktuvas, skirtas keleiviams gabenti, vadinamas oro laineriu arba keleiviniu lėktuvu. Kariniai ir civiliniai lėktuvai gali būti įvairios paskirties: keleiviniai, krovininiai, mokomieji, specialiosios paskirties (naudojami stichinių nelaimių atveju, gaisrams gesinti, ligoniams ar sužeistiesiems gabenti, geologinės žvalgybos). Civiliniai lėktuvai gali būti sportiniai, žemės ūkio, eksperimentiniai.

Pirmieji bandymai

Žmonės nuo senovės domėjosi skraidymu, tai matoma ir senovės graikų mite apie Dedalą ir Ikarą. Pasakose, kurios remiasi ne mokslu, o tikėjimu antgamtinėmis galiomis, skraidoma su kilimais, šluotomis. Vienas pirmųjų rašytinių šaltinių, bei brėžiniai, transporto priemonės kuri priminė lėktuvus, buvo XV a. amžiuje gyvenusio Leonardo da Vinči darbuose.
Anglas George Cayley yra laikomas modernaus lėktuvo kūrėju. Jis pirmasis atrado keturių jėgų (svorio, traukos, keliamosios jėgos bei pasipriešinimo) svarbą orlaiviui bei 1799 m. sukūrė lėktuvo koncepciją.  
1903 m. gruodžio 17 d. broliai Raitai atliko pirmąjį skrydį sunkesniu už orą aparatu. Lėktuvas per 12 sekundžių nuskrido 37 metrus.
Henri Fabre 1910 m. Prancūzijoje, Martigo mieste, išbando pirmąjį hidroplaną (lėktuvą, kylantį nuo vandens), kuris nuskrido maždaug pusę kilometro. 
Per 1911-1912 m. Italijos-Turkijos karą italai pirmą kartą panaudojo lėktuvus kariniams tikslams. Pirmas bombardavimas įvyko 1911 m. lapkričio 1 d., kai buvo numestos keturios 1,5 kg masės bombos dabartinės Libijos teritorijoje. Nuo tada lėktuvai pradėti naudoti karo tikslams.

Pirmasis pasaulinis karas ir tarpukaris

Pirmasis pasaulinis karas paskatino visos aviacijos tobulėjimą. Lėktuvai pradėti naudoti ir aktyviems kariniams veiksmams, bombardavimai nebevyko tiesiog mėtant granatas, pradėtos kurti aviacinės bombos. 1915 m. sukurtas pirmasis sinchronizuotas su propelerio sukimusi ginklas.
1919 m. birželį įvyko pirmasis skrydis be sustojimo per Atlanto vandenyną. Jį atliko britų lakūnai John Alcock ir Arthur Whitten Brown . Modifikuotu Vickers Vimy dvimotoriu lėktuvu birželio 14 d. jie iš Niufaundlando salos pakilo skristi per Atlantą, po nepilnos paros nusileido netoli Golvėjaus Airijoje. Nusileidimo metu lėktuvas sudužo, bet lakūnai nebuvo sužeisti.

Nuo Antrojo pasaulinio karo iki XXI a.

1939 m. atsirado pirmasis reaktyvinis lėktuvas – vokiečių Heinkel He 178.
1947 m. spalio 14 d. JAV išbando Bell X-1 reaktyvinį naikintuvą, kuris pirmasis viršijo garso greitį, skridęs 1,127 km/h greičiu 13 km aukštyje. 
1952 m. pradeda skraidyti britų De Havilland Comet, pirmasis reaktyvinis keleivinis lėktuvas. 
1958 m. pristatomas pirmasis komerciškai sėkmingas keleivinis reaktyvinis lėktuvas Boeing 707. Modelio gamyba vyko net 21-erius metus, iki 1979 m., pagaminta 1010 tokių lėktuvų. Skirtingos versijos galėjo gabenti nuo 140 iki 219 keleivių. Lėktuvą į orą kėlė 4 reaktyviniai varikliai.
1968–1969 m. pristatyti pirmieji keleiviniai viršgarsiniai lėktuvai Concorde ir TU-144. Populiarumo nesulaukusį TU-144 aštunto dešimtmečio pabaigoje nustota eksploatuoti, o Concorde po 2000 m. sudužusio lėktuvo patyrė nuosmukį, eksploatacija tapo per brangi ir 2003 m. oficialiai nuspręsta Concorde nebenaudoti skrydžiams. 
1988 m. pastatytas didžiausias pasaulyje krovininis lėktuvas AN-225. Šis šešių variklių lėktuvas buvo skirtas iškelti kosmines raketas, vėliau lėktuvas buvo modifikuotas bei pritaikytas kroviniams gabenti. Vienu metu AN-225 gali gabenti daugiau nei 200 tonų krovinių.
2005 m. pirmąjį bandomąjį skrydį atliko Airbus A380 lėktuvas – didžiausias iki šiol pagamintas keleivinis lėktuvas.

Keliamoji jėga

Lėktuvo variklis veikdamas sukuria traukos jėgą, dėl kurios lėktuvas juda oro atžvilgiu. Esant šiam judėjimui pakilti nuo žemės lėktuvui leidžia sparnai. Visų lėktuvų sparnai yra palyginus lankstūs, ir kai kurių lėktuvų jie gali keisti savo padėtį, tačiau sparnų judesiai lėktuve nenaudojami keliamajai jėgai sukurti. Pastaroji atsiranda dėl sparnus aptekančio oro (žr. Bernulio dėsnis).
Simetrinio profilio sparnai sukuria keliamąją jėga tik esant teigiamam atakos kampui, t. y. kampui tarp sparno profilio stygos bei oro srauto. Asimetriniai sparnai gali sukurti keliamąją jėga, kai atakos kampas yra 0° ar netgi neigiamas. Keliamoji jėga yra neatsiejama nuo pasipriešinimo, abi jėgos visada veikia sparną.

Sparnų tvirtinimas

Nors daugumos lėktuvų sparnas įtvirtintas nejudamai, tačiau yra lėktuvų, kurie gali suglausti sparnus, kad nutūpus juos būtų lengviau saugoti ar transportuoti (tai būdinga laivuose bazuojamiems lėktuvams). Dar mažiau lėktuvų (daugiausia kovinių) gali keisti sparno padėtį skrendant, parinkdami optimalią skridimo sąlygoms sparno geometriją. Yra taip pat pavieniai koviniai modeliai, galintys keisti sparno tvirtinimo kampą.

Lėktuvo valdumas

Lėktuvas keičia vieta erdvėje vairų pagalba sukdamasis aplink tris ašis: skersinę, išilginę ir vertikaliąją.

Lėktuvų tipai

Propeleriniai
Būtent su propeleriu, suteikiančiu varomąją jėgą, prasidėjo lėktuvų aviacijos istorija. Iki Antrojo pasaulinio karo pabaigos, bei Korėjos karo pradžios jie dominavo aviacijoje. Po to keitė modernesni bei greitesni lėktuvai. Tačiau ši rūšis neišnyko, gal ji ir dingo iš karinės technikos rikiuotės, bet ir toliau yra naudojama civilinėje aviacijoje, dažniausiai kaip mažieji lėktuvai. Sraigto sukuriama nedidelės jėgos pilnai užtenka pakelti nedidelį lėktuvėlį, pavyzdžiui, Cessna. Taip pat šio tipo lėktuvai vertinami akrobatiniame skraidyme.
Atskira rūšis, galingesni lėktuvai – turbosraigtiniai lėktuvai. Šio tipo varikliai turi turbinas. Jie seniau buvo naudojami artimiems skrydžiams skirtiems lėktuvams, bet pamažu tokių jau atsisakoma. Kita naudojimo paskirtis yra krovininiai lėktuvai, žymiausi Lockheed C-130 Hercules, An-12. Šiuo metu Lietuva naudoja 3 C-27J Spartan lėktuvus.
Reaktyviniai
Šio tipo lėktuvus skraidina reaktyviniai varikliai. Jie daug galingesni negu stūmokliniai, leidžia išjudinti didesnius svorius, bei sukuria didesnį greitį, tačiau visa tai atsiliepia ir kuro sąnaudoms. Pradėti kurti 1939 m. Vokietijoje kaip naikintuvų varikliai, tačiau labiausiai ištobulinti jau po karo. De Havilland Comet tapo pirmuoju ne kariniu reaktyvinių variklių panaudojimo lėktuvu. Vėliau juo pasekė visos kompanijos besispecializuojančios šioje srityje: Boeing, Airbus, Douglas, Ilyushin. Šio tipo lėktuvai gali skristi iki 900 km/h greičiu. Su dideliais degalų bakais nuskrendamas atstumas gali siekti iki 18 000 km.
Viršgarsiniai
Tai itin didelės galios varikliais aprūpinti orlaiviai, dažniausiai kariniai naikintuvai, bombonešiai arba keleiviniai lėktuvai kaip Concorde. Šie varikliai leidžia viršyti greičio garso greitį. Tačiau jų išlaikymas labai brangus ir reikalauja kruopštaus taisymo, būtent dėl to buvo nutraukti Concorde skrydžiai, bei neatsiranda naujų lėktuvų, kurie ženkliai pagreitintu tolimas keliones. Dar vienas trukdis, itin didelis skleidžiamas garsas, tad virš gyvenamų vietovių draudžiama skristi visu greičiu. Karinėje aviacijoje varikliai plačiai paplitę ir nepanašu jog artimiausiu metu bus atsisakyta. Naujausi 5 kartos naikintuvai, kaip F-22 Raptor jau nebesivaiko didesnio greičio, kas buvo siekiama senesnės kartos naikintuvuose, tačiau jiems vis dar būtinas didesnis nei garso greitis. Jiems svarbiausias uždavinys - užvaldyti ir kontroliuoti oro erdvę karo veiksmų teatre.
Raketiniai
Pirmasis tokio tipo lėktuvas Me 163 Komet buvo pradėtas bandyti 1944 metais. Tai lėktuvai – raketos, leidžiantys išvystyti itin didelius greičius, savo laiku šie lėktuvai mušė rekordus, būtent tokio tipo lėktuvas sugebėjo pirmasis skristi greičiau už garsą. Taip pat jų sparnai nejudantys. Daugiausiai bandymų buvo atliekama 6 – 7 dešimtmetyje, JAV sukurti aparatai Bell X-1, North American X-15. Tačiau jie jokiose kovinėse operacijose nedalyvavo per visą tarnybos laikotarpį.
Šiuo metu, šį tipą variklių tipą, bando gaivinti kompanija Virgin Galactic, sukurdama lėktuvą-erdvėlaivį SpaceShipOne. Su juo siekiama gabenti žmones į kosmosą. Jau išbandytas lėktuvas pasiekė naują aukščio rekordą – pakilo iki 111 996 m aukščio. Iki tol šis rekordas priklausė 7 dešimtmečio lėktuvui X-15.
„Kvėpuojantis“ reaktyvinio tipo
Angliškai vadinamai Ramjet. Išskirtiniai varikliai, kuriuose nėra greitai judančių dalių, sugeba suspausti orą, išpurkšti kurą, uždegti tą mišinį ir sukurti didelę jėgą, efektyviai dirba 3 machų rėžimu, tačiau savo laiku sukurti varikliais sugebėjo iki 6 machų įgreitinti lėktuvą. Žymiausias tokio tipo lėktuvas – Lockheed D-21.

Kelioninių lėktuvų saugumas

Jei skrydžio rizika yra matuojama mirčių skaičiumi per keleivio nukeliautą vieną kilometrą, kelionė lėktuvu yra maždaug 10 kartų saugesnė nei automobiliu ar traukiniu, tačiau matuojant pagal mirčių skaičių vienai kelionei, oro transportas yra viena nesaugiausių transporto rūšių . Yra didelis skirtumas tarp oro lainerių ir mažų privačių lėktuvų – mirčių vienam kilometrui skaičius mažiems lėktuvams yra 8,3 karto didesnis.