თვითმფრინავი

თვითმფრინავი, აეროპლანი — ჰაერზე მძიმე საფრენი აპარატი, რომელიც ფრინავს ძრავებისა და უძრავი ფრთების მეშვეობით. დიდი სიჩქარის, ტვირთამწეობისა და მოქმედების რადიუსის, ექსპლუატაციაში საიმედოობისა და მაღალი მანევრულობის გამო თვითმფრინავი სხვა საფრენ აპარატებთან შედარებით ფართოდ გავრცელდა. მას იყენებენ მგზავრებისა და ტვირთის ტრანსპორტირებისათვის, აგრეთვე, სამხედრო და სპეციალური მიზნებისათვის. დანიშნულების მიხედვით ასხვავებენ სამოქალაქო და სამხედრო თვითმფრინავებს. სამოქალაქო თვითმფრინავებია: სატრანსპორტო (სამგზავრო, სატვირთოსამგზავრო, სატვირთო), სპორტული, სარეკორდო (აფრენისა და ფრენის სიჩქარეთა, სიმაღლის, სიშორის რეკორდების დასამყარებლად), ტურისტული, ადმინისტრაციული, სასწავლო-სატრანსპორტო, სასოფლო-სამეურნეო, სპეციალური დანიშნულების (მაგალითად, სამაშველო სამუშაოებისათვის, ტელემართული) და ექსპერიმენტული თვითმფრინავები. სამხედრო თვითმფრინავების დანიშნულებაა საჰაერო სამიზნეების, მიწისზედა (საზღვაო) ობიექტების განადგურება ან სხვა საბრძოლო დავალებათა შესრულება. სამხ თვითმფრინავებს განასხვავებენ დანიშნულების მიხედვით (გამანადგურებელ-ბომბდამშენი, ბომბდამშენი, მზვერავი: სატრანსპორტო, კავშირგაბმულობისა და სანიტარული).

კლასიფიკაცია
კონსტრუქციის მიხედვით თვითმფრინავის კლასიფიკაციას საფუძვლად დაედო მისი გარეგანი ნიშნები: ფრთებისა და ძრავების რიცხვი და მდებარეობა, ფრთასხმულობის ფორმა და მდებარეობა და ა. შ.

ფრთების რაოდენობის მიხედვით განასხვავებენ:
მონოპლანი;
ფრთები ფიუზელაჟის ქვემოთაა;
ფრთები ფიუზელაჟის შუაშია;
ფრთები ფიუზელაჟის ზემოთაა;
ბიპლანი;
ფრთანახევრიანი ბიპლანი;
ბიპლანი-ტანდემი;
ტრიპლანი;
კვადროპლანი;
მულტიპლანი.

ბიპლანი მონოპლანზე უფრო მანევრულია, მაგრამ აქვს დიდი შუბლური წინაღობა. რაც ამცირებს ფრენის სიჩქარეს, ამიტომ თანამედროვე თვითმფრინავებს მონოპლანის სქემით აგებენ.

ფრთასხმულობის მიხედვით განასხვავებენ:
თვითმფრინავის წინ „იხვის“ ტიპის თვითმფრინავი,
„უკუდო“ ტიპის,
„კუდიანი“ ტიპის,
ერთკილიკიანი ფრთასხმულობა,
მრავალკილიკიანი ფრთასხმულობა,
-ებრი ფრთასხმულობა.

ძრავის განლაგების მიხედვით:
ფრთაზე,
ფრთის ქვეშ,
ფრთის ქვეშ პილონებზე,
ფრთაში,
ფიუზელაჟში,
ფიუზელაჟზე.

ფიუზელაჟის ტიპის მიხედვით:
ერთფიუზელაჟიანი,
ორ-კოჭოვანი.

შასის ტიპის მიხედვით:
ამფიბია,
ჰიდროთვითმფრინავი,
ნავისებრი,
ტივტივიანი.
სახმელეთო,
თხილამურებიანი,
მუხლუხა,
თვლებიანი,
კუდის საყრდენით,
წინა საყრდენით,
ველოსიპედური ტიპის.

ძრავის ტიპის მიხედვით:
ხრახნმოტორული,
ტურბოხრახნიანი,
ტურბორეაქტიული.

ფრენის სიჩქარის მიხედვით:
ბგერამდელი (მახის რიცხვი >1),
ჰიპერბგერითი (>5).

ფრთაზე ჰაერის ნაკადის ზემოქმედებისას წარმოიქმნება აეროდინამიკული ძალა. ნაკადის მიმართ ამ ძალის ვერტიკალურ მდგენელს ამწევი ძალა ეწოდება, ჰორიზონტალურ მდგენელს კი — შუბლური წინაღობის ძალა. შუბლური წინაღობა წარმოადგენს ფრთის ზედაპირზე ჰაერის ხახუნის ძალების, ჰაერის ნაკადის წნევის (პროფილის წინაღობის სახელწოდებით ცნობილი) და ფრთაზე ამწევი ძალის არსებობის დროს წარმოქმნილი ინდუქციური წინაღობის ჯამს. როდესაც თვითმფრინავის ფრენის სიჩქარე ბგერის გავრცელების სიჩქარეს უახლოვდება, შეიძლება წარმოიქმნას ტალღური წინაღობა. თვითმფრინავის ამწევი ძალა ტოლია ფრთის ამწევი ძალისა, შუბლური წინაღობა — ფრთის, ფიუზელაჟის ფრთასხმულობის და თვითმფრინავის იმ ნაწილების წინაღობისა, რომელთაც ჰაერი გარსშემოედინება, აგრეთვე ინტერფერენციის წინაღობის (ამ ნაწილების ურთიერთქმედების) ჯამისა. ამწევი ძალის ფარდობას შუბლურ წინაღობასთან აეროდინამიკური ხარისხი ეწოდება. თანამედროვე თვითმფრინავების აეროდინამიკური ხარისხი 10-20-ს აღწევს.

თვითმფრინავის ძალური დანადგარი შედგება საავიაციო ძრავასა და სხვადასხვა სისტემებისა და მოწყობილობებისაგან (საჰაერო ხრახნი, სახახძრო მოწყობილობა, ჰაერის შემწოვი, ამამუშავებელი, შეზეთვის, წევის მიმართულების შემცვლელი და სხვა სისტემები). ძრავას დასაყენებელი ადგილის, მათი რაოდენობისა და ტიპის შერჩევისას ითვალისწინებენ ძრავებით შექმნილ აეროდინამიკულ წინაღობას, ძრავას მომსახურებისა და შეცვლის შესაძლებლობას, სალონში ხმაურის დონეს და სხვა.

თვითმფრინავის ძირითადი ნაწილებია: ფრთა, ფიუზელაჟი, შასი და ფრთასხმულობა. ფრთა თვითმფრინავის მოძრაობისას ამწევ ძალას ქმნის. იგი ფიუზელაჟზე უძრავადაა დამაგრებული, მაგრამ ხანდახან შეუძლია შემობრუნება თვითმფრინავის განივი ღერძის მიმართ (მაგალითად, ვერტიკალურად ასაფრენ-დასაჯდომ თვითმფრინავებში) ან კონფიგურაციის შეცვლა (ისრისებრობა, ფრთათაშორისი განი). ფრთაზე აყენებენ ელერონებსა და ფრთის მექანიზაციის ელემენტებს. ფი უხზხელაჟი განკუთვნილია ეკიპაჟის, მგზავრების, ტვირთის, მოწყობილობების მოსათავსებლად. იგი კონსტრუქციულად ერთმანეთთან აკავშირებს ფრთას, ფრთასხმულობას, ზოგჯაერ შასსა და ძალურ დანადგარს. შასი განკუთვნილია ასაფრენ-დასაფრენად, აგრეთეე აეროდრომზე თვითმფრინავის გადასაადგილებლად. თვითმფრინავს შეიძლება ჰქონდეს თვლიანი შასი, ტივტივა (ჰიდროთვითმფრინავს), თხილამურები, მუხლუხები (გადიდებული გამავლობის თვითმფრინავს). შასი ორგვარია, ერთი ფრენის დროს იკეცება, მეორე კი — არა. ასაკეცშასიან თვითმფრინავს აქვს შედარებით მცირე შუბლური წინაღობა, მაგრამ უფრო რთული კონსტრუქცთისაა და მძიმე. ფრითასხმულობა უზრუნველყოფს თვითმფრინავის მდგრადობას, მართვადობასა და ბალანსირებას.

თვითმფრინავს აქვს ძირითადი და დამხმარე მართვის სისტემა. საჰაერო საჭეების მართვის სისტემა ძირითადია. დამხმარე სისტემით მართავენ ძრავებს, საჭეების ტრიმერებს, შასის, მუხრუჭებს, ლიუკებს, კარებს და სხვა. თვითმფრინავს მართავენ ეკიპაჟის კაბინაში მოთავსებული საჭევრის სვეტით ან სამართავი სახელურის, სატერფულებისა და სხვათა მეშვეობით. პილოტირების შემსუბუქებისა და ფრენის უსაფრთხოების გაზრდის მიზნით მართვის სისტემაში შეიძლება ჩართული იყოს ავტოპილოტი და ბორტული გამომთვლელი. საჭეების გადახრისას მართვის ბერკეტებზე მოქმედ დატვირთვებს ამცირებენ ჰიდრავლიკურ, პნევმატური ან ელექტრული მაძლიერებლებით — სერვოკომპენსაციის მოწყობილობებით. როდესაც თვითმფრინავის მართვა საჰაერო საჭით არაეფექტურია (გაიშვიათებულ ატმოსფეროში, ვერტიკალურად ასაფრენი თვითმფრინავის ფრენისას), იყენებენ აირის საჭეს.

თვითმფრინავის მოწყობილობაში შედის რადიო და ელექტრომოწყობილობები, ანტიშემომყინავი მაღლივი საყოფაცხოვრებო და სპეციალური მოწყობილობები, სამხედრო თვითმფრინავში კი ამათთან ერთად შეჭურვილობა (ზარბაზნები, რაკეტები, საავიაციო ბომბები: და ჯავშანი. დანიშნულების მიხედვით ხელსაწყოები არის: საპილოტაჟო-სანავიგაციო (ვარიომეტრი, ავიაჰორიზონტი, კომპასი, ავტოპილოტი და სხვა), ძრავას მუშაობის საკონტროლო (მანომეტრი, ხარჯსაზომი და სხვ.) და დამხმარე (ამპერმეტრი, ვოლტმეტრი და სხვა). თვითმფრინავის ელექტრომოწყობილობა უზრუნველყოფს ხელსაწყოების მართვის საშუალებების, რადიოს, ძრავას ასამუშავებელ, განათების სისტემების მუშაობას. რადიომოწყობილობაში შედის რადიოკავშირისა და რადიონავიგაციის საშუალებანი რადიოლოკაციური მოწყობილობა, ავტომატური აფრენა-დაფრენის სისტემები. დიდ სიმაღლეზე ფრენისას ადამიანის უსაფრთხოებას თვითმფრინავის მაღლივი მოწყობილობა (ჰაერის საკონდიციო, ჟანგბადით საკვები და სხვა სისტემები) ემსახურება. მგზავრებისა და ეკიპაჟის კომფორტი უზრუნველყოფილია საყრფაცხოვრებო მოწყობილობით. სპეციალურ მოწყობილობებს განეკუთვნება ავტოკონტროლის, აეროფოტოგადაღების სისტემები, ავადმყოფებისა და დაჯრილების გადასაყვანი მოწყობილობა და სხვა.

თვითმფრინავის ფრენის სიჩქარის ზრდის გამო ასაფრენ-დასაჯდომი ზოლის სიგრძე რამდენიმე კმ-მდე იზრდება. ამასთან დაკავშირებით იქმნება ვერტიკალურად ასაფრენ-დასაჯდომი და მოკლე გარბენის თვითმფრინავები. მაღალი კრეისერული სიჩქარისას (600-800 კმ/სთ) დასაჯდომი დისტანცია ვერტიკალურად თვითმფრინავის ასაფრენ-დასაჯდომი დისტანცია 600-650 მ არ აღემატება.

ისტორია
თანამედროვე თვითმფრინავები საწყისს იღებენ ძმები რაიტების გამოგონებიდან, რომლებიც ავიაციის საერთაშორისო ფედერაციის მიერ აღიარებულნი არიან სტანდარტების დამდგენებად და რეკორდების დამმყარებელნად ავიაციაში, ხოლო თავად გამოგონება — „პირველ სტაბილურ და კონტროლირებად ჰაერზე მძიმე კვებით აღჭურვილ ფრენად.“ 1905 წელს მათმა შექმნილმა -მა შეძლო სრულად კონტროლირებადი, სტაბილური ფრენა დროის მნიშვნელოვანი ხანგრძლივობით. 1906 წელს უკვე აეროპლანის წარმოება ლეგალური გახადეს აშშ-ის პატენტით ნომერი 821,393.

ეტიმოლოგია
მფრინავი ობიექტების პირველი დასახელება საუკუნეში გაჩნდა. სიტყვა აეროპლანს აქვს ბერძნული წარმომავლობა (აერ), „ჰაერი“ და (პლანოს), „ხეტიალი“. ამ ორი ანტიკური ბერძნული სიტყვის შეერთებით გამოდის (აეროპლანოს), რაც „ჰაერში (ცაში) ხეტიალს“ ნიშნავს.
ინგლისში, ამერიკის შეერთებულ შტატებში, კანადაში და ასევე მსოფლიოს უმეტეს ქვეყანაში საფრენი აპარატების აღსანიშნავად გამოიყენება ტერმინი „“. ჩანაწერი „“ პირველად 1907 წელს გამოიყენეს.

მზის ენერგიაზე მომუშვე თვითმფრინავები
მზის ენერგიაზე მოუშავე თვითმფრინავები ენერგიას იღებენ ფოტოელემენტისაგან. 2010 წლის 8 ივლისს სოლარ იმპულსის ეკიპაჟი იყო პირველი, ვინც მზის ენერგიაზე მომუშვე თვითმფრინავით ღამით იფრინეს.