Geskiedenis van lugvaart: vliegtuie
Hoe die vindingryke mens die domein van die voëls oorwin het
Vliegtuie het nie sommerso uit die lug geval nie—om die ou gesegde te gebruik, maar dié slag met ’n enigsins stuitige kinkel. Nee, vliegtuie is die produk van baie denke oor ’n lank gekoesterde behoefte by die mens om vry deur die wolke en tussen die voëls rond te sweef...
UG is die gasse wat ons omring en die skynbare ruimte bokant ons koppe. Die “oseaan” van lug wat die aarde omgeef, is etlike honderde kilometers dik. Lug druk van alle kante af en oral teen ons aan en, as alle lug skielik van die aarde af moet verdwyn, sal al wat leef en beef hier letterlik tot niet gaan soos ploffende ballonne. Dit klink verskriklik, maar dis waar.
Lug is dus nie slegs daar sodat ons sy suurstof kan gebruik om asem te haal nie, maar dit is ook op ander maniere van kardinale belang vir die aardse ekologie en die voortbestaan van lewe.
Dat lug nie “niks” is soos dit lyk nie, moes al vir die vroegste mense duidelik gewees het toe hulle die winde (bewegende lug) voel waai het of gesien het hoe voëls net so gemaklik in die lug “swem” soos visse in die water. Of hulle egter werklik só aan lug gedink het, is natuurlik ’n ope vraag. In baie antieke beskawings is verhale vertel van mense en selfs perde wat op eie stoom in die lug kon vlieg, sonder dat daardie ou volkere die vaagste benul gehad het van ’n wetenskap wat die fisieke onmoontlikheid van so iets sou kon uitwys.
Dat die mens uiteindelik wel in staat was om—natuurlik met hulpmiddels—die lugruim in te vaar, was te danke aan sy verbredende kennis van ons atmosfeer en van die aërodinamika, dit wil sê die wetenskap van lugvaart. Tog was selfs die beheerde kragvliegtuig, wat vandag so ’n integrerende deel van die moderne lewe geword het, net iets meer as ’n eeu gelede nog ’n onbereikbare droom.
Weliswaar het ’n Engelandse wetenskaplike met die naam Roger Bacon reeds in 1250 vorendag gekom met die idee vir ’n tuig wat met klappende vlerke sou kon vlieg. En meer as twee eeue later, in 1490, het Leonardo da Vinci, die befaamde Italiaanse kunstenaar en wetenskaplike van die Renaissance, sketse van verskillende soorte vliegmasjiene gemaak en selfs ’n masjien wat soos ’n moderne helikopter gelyk het. Ongelukkig vir Leonardo het die tegnologie om sulke masjiene in die lug te kry in sy tyd nog lank nie bestaan nie.
BO: Leonardo da Vinci se “helikopter”.
Die eerste aardgebonde skepsels wat opgestyg het na die leefgebied van die voëls
VOORDAT mense in vliegtuie die lug ingevaar het, het hulle wel reeds gevlieg met ander toestelle waarmee hulle die swaartekrag van die aarde te bowe gekom het. In 1783 het twee Franse broers, Joseph-Michel en Jacques-Étienne Montgolfier, ’n groot papierballon met warm lug gevul en dit tot ’n hoogte van sowat 1.800 meter laat opstyg. Die eerste passasiers was ’n skaap, ’n eend en hoenderhaan, maar kort daarna, in dieselfde jaar, het die broers Montgolfier twee mense in ’n warmlugballon in die blou hemel ingestuur.
In die daaropvolgende eeu—die 1800’s—het mense met verskillende soorte swewende vaartuie geëeksperimenteer, wat uiteindelik tot twee hoofgroepe lugvaartuie sou lei, te wete:
· swewende ballonne en lugskepe
Ontsaglike lugskepe, soos die beroemde Zeppelins, waarvan die ballonne met gasse ligter as lug gevul is, het teen 1930 ’n hoë graad van ontwikkeling bereik, maar dit het nietemin al hoe duideliker geword dat sulke vaartuie nie werklik met vliegtuie sou kon meeding nie. Hulle was immers moeilik om te hanteer, duur om vas te meer, betreklik stadig en—tensy hulle met die onaktiewe gas helium gevul was—geneig om aan die brand te slaan. Lugskepe is uiteindelik uitgerangeer tot ’n heel onderskikte rol in die lugvaartbedryf, hoewel hul geskiedenis op sigself ’n baie interessante verhaal is. Swewende ballonne is ook nog altyd vir weerkundige waarnemings gebruik.
Maar in hierdie artikel konsentreer ons natuurlik op die ontstaan van die vliegtuig en daarvoor is dit nodig dat ons eers weer na die negentiende eeu sal terugkeer. In hierdie tyd het die werk aan sweeftuie die beginsels van vliegtuigontwerp gevestig.’n Groot pionier was die Duitser Otto Lilienthal, wat ’n verbasende meer as tweeduisend sweefvlugte onderneem het. Die Amerikaanse uitvinder Samuel P. Langley het weer sy naam in die geskiedenisboeke verewig deur met stoom- en petrolaangedrewe vliegmasjiene te eksperimenteer en hy het dan ook kort voor die eeuwisseling, in 1896, kragvlug bemeester.
Maar die wêreld het op die twee vindingryke Amerikaanse broers Orville en Wilbur Wright gewag om die eerste beheerde vlugte per vliegtuig in die geskiedenis uit te voer. Dit sou in die begin van die twintigste eeu gebeur.
Broers Wright—die eerste beheerde vlugte per vliegtuig
DIE ondernemende broers Wilbur Wright (1867-1912) en Orville Wright (1871-1948) was van Dayton in die Amerikaanse staat Ohio. Hulle was aanvanklik drukkers van beroep, maar het in die jare negentig van die negentiende eeu hul kans benut om net nie fietse te repareer nie, maar ook self fietse te vervaardig vanweë die gier vir fietsry wat die Amerikaners indertyd beetgepak het. Maar toe die koerante in 1896 vol nuus van kragvlugte was, was die broers se koppe éérs behoorlik in die wolke. Hier was nou iets waarin hulle met hart en siel belang gestel het.
Die broers Wright het gelees dat die primitiewe vliegmasjiene van destyds nie geskikte beheermeganismes gehad het nie. Wilbur en Orville het toe begin wonder hoe ’n vlieënier ’n vliegtuig in die lug kon balanseer net soos ’n fietsryer dit met sy fiets op die pad doen.
In 1899 het Wilbur ’n eenvoudige stelsel geprakseer waarvolgens die vlerke van ’n tweedekkervliegtuig gedraai kon word om dit na links of regs te laat swenk. Hulle het hierdie stelsel eers met ’n vlieër (“kite”) en toe met ’n reeks sweeftuie getoets.
Hulle het hul toetsvlugte aan die Atlantiese kus by Kitty Hawk in Noord-Carolina onderneem, waar die sterk winde gehelp het om die sweeftuie in die lug te kry en die sagte sand gehelp het om die val te versag wanneer hulle neergestort het. Hul eerste sweeftuie, waarmee in 1900 en 1901 gevlieg is, het nie aan die broers Wrights se verwagtinge voldoen nie. Die sweeftuie het nie genoeg stygkrag gehad nie en was boonop nie ten volle beheerbaar nie.
Wilbur en Orville het vervolgens ’n windtonnel gebou en proewe gedoen om vas te stel wat watter vorm die beste vir ’n vliegtuigvlerk sou wees. Dit het hulle in staat gestel om ’n sweeftuig met voldoende stygkrag te bou en om op die probleem van vlugbeheer te konsentreer. Teen die einde van die vliegseisoen van 1902 het hul derde sweeftuig die eerste ten volle beheerbare lugvaartuig geword, met stuurmeganismes vir die nodige maneuvers in die lug.
Met die hulp van hul werktuigkundige, Charlie Taylor, het die Wrights hierna ’n petrolenjin ontwerp en gebou wat lig en kragtig genoeg was om ’n vliegtuig aan te dryf. Hulle het ook die eerste ware vliegtuigskroewe (“propellers”) ontwerp en ’n nuwe kragvliegtuig gebou. Terug in Kitty Hawk, op 17 Desember 1903, het Orville en Wilbur Wright die eerste ononderbroke, beheerde vlugte in ’n kragvliegtuig onderneem. Die heel eerste vlug, met Orville as die vlieënier, het twaalf sekondes geduur en was 37 meter ver.
Teen 1905 het die broers Wright egter reeds hul vliegmasjien sodanig verbeter dat dit 39 kilometer in 38 minute kon aflê. Uit hierdie beskeie begin het die magtige internasionale lugvaartbedryf gegroei.
HEEL BO: Die eerste ononderbroke beheerde vlug met 'n vliegtuig in die geskiedenis. Met Orville as die vlieënier, is 37 meter in twaalf sekondes afgelê.
LINKS BO: Orville Wright. REGS BO: Wilbur Wright.
Die eerste dekades van die vliegtuig
IN die Eerste Wêreldoorlog (1914-1918) het die beskikbaarheid van vliegtuie die aard van oorlogvoering begin verander. Mense het nog ’n hele paar jaar ná die Wrights se baanbrekende vlugte skepties teenoor die vliegmasjien gestaan, maar hierdie oorlog het eintlik die ontwikkeling van vliegtuie genoodsaak—iets wat in vredestyd miskien baie langer sou geduur het.
Al was die vliegtuie van die Eerste Wêreldoorlog maar koddige en lamlendige masjiene wat nie besonder vinnig was nie, het hulle hul waarde terdeë bewys. En waar hulle aanvanklik net vir vir verkenning uit die lug gebruik is, is uiteindelik besef dat hulle gebruik kon word om bomme op teikens te gooi. Die lug het dus ’n gevegsterrein geword waar vlieëniers mekaar die stryd aangesê het.
LINKS: Die Eerste Wêreldoorlog: 'n Britse militêre vliegtuig laat 'n torpedo val.
Die naam “ridders van die lug” is aan hierdie eerste vegvlieëniers gegee. Net soos die ridders van ouds mekaar met die swaard genader het, só het hierdie vlieëniers mekaar in die lug een-een tegemoetgevlieg en probeer oormeester. Deur hul eie reëls van ridderlikheid teenoor mekaar te handhaaf, het hul kragmetings heelwat verskil het van die bitter hand-en-tand-gevegte wat onder op die grond in die loopgrawe van Europa aan die gang was.
Dit was ook die tyd van die eerste baasvlieëniers, helde wat hulle op ’n besondere wyse onderskei het.Jeugdiges van selfs sewentien, agttien, negentien jaar het hulle in die vliegkuns bekwaam en wondere in die tingerige luggevaartes verrig.
REGS: Neergeskiet en aan die brand...
Die tydperk tussen die twee wêreldoorloë—van 1918 tot 1939—was ’n tyd van waaghalsige vlugte en van verskillende "eerstes" op die gebied van die lugvaart. Só het die Britte John Alcock en Arthur Whitten Brown in 1919 die eerste ononderbroke vlug oor for Atlantiese Oseaan, van Newfoundland na Ierland, onderneem. ’n Amerikaanse lugpos-vlieënier, Charles Lindbergh, het weer in 1927 beroemd geraak vanweë die eerste alleenvlug in een skof oor die Atlantiese Oseaan, terwyl Amelia Earhart in 1932 as ’n vrou Lindbergh se Atlantiese prestasie geëwenaar het. Amelia Earhart het in 1937 op ’n ander vlug saam met haar navigator oor die Stille Oseaan verdwyn en hulle is nooit gevind nie.
Die beginjare van die vliegtuig in Suid-Afrika
BALLONVLUGTE was in die negentiende eeu nie heeltemal onbekend in Suidelike Afrika nie. In 1884 het ene sir Charles Warren se ekspedisie na Betsjoeanaland (vandag Botswana) verskeie ballonne vir militêre waarnemings gebruik en in die Anglo-Boereoorlog (1899-1902) is ook weer van ballonne gebruik gemaak.
Maar die era van die vliegtuig het eers in 1906 in ons wêrelddeel aangebreek toe P.J. Esser van Johannesburg nagenoeg 180 meter ver gevlieg het met ’n tuisgemaakte vliegtuig.
Die vliegkuns het weliswaar eers op 6 Februarie 1910 in alle erns plaaslik begin toe ’n Belg, Albert Kimmerling, in Johannesburg opgestyg en ’n geslaagde vertoning gelewer het. Geesdriftige Suid-Afrikaners het die proefnemings met vliegtuie voortgesit, veral skout-by-nag J. Weston, wat vliegtuie op Brandfort in die Vrystaat gebou het.
In 1913 is die eerste vliegskool geopen en in 1915 is die Suid-Afrikaanse Vliegkorps deur die destydse Unie-Verdedigingsmag gestig.
Die eerste lugpos is in 1911 vanaf die Kenilworthse renbaan in die Kaap versend. In die Eerste Wêreldoorlog het die vliegtuig ’n vinnige ontwikkeling beleef en in 1919 het South African Aerial Transports Ltd. met die eerste gereelde lugdiens begin.
Die eerste geslaagde vlug van Londen na Kaapstad is in 1921 deur sir Pierre van Ryneveld en sir Quentin Brand onderneem. Die Johannesburg Light Plane Club is in 1927 gestig. In 1929 het Union Airways Ltd. met ’n subsidie van die Regering met ’n gereelde posdiens deur die destydse Unie van Suid-Afrika begin. Weens geldelike probleme kon Union Airways egter nie self die mas opkom nie. Dit is in 1934 deur die Suid-Afrikaanse regering gekoop en tot die South African Airways / Suid-Afrikaanse Lugdiens herdoop, soos in die hoofvertelling gelees kan word.
Baie lugdienste het in die jare twintig en dertig van die twintigste eeu tot stand gekom, maar die eerste passasiersvliegtuie kon slegs beperkte dienste lewer omdat hulle nie oor hoë berge kon vlieg nie en dikwels moes land om brandstof in te neem. Die tweemotorige DC-3, wat sy eerste vlug in 1936 onderneem het, was die eerste geslaagde kommersiële diensvliegtuig.
Ook ons eie Suid-Afrikaanse Lugdiens (SAL), wat vandag heel gerekend is op die internasionale toneel, het maar ’n baie nederige begin gehad. Die lugdiens Union Airways is in 1934 deur die Suid-Afrikaanse regering gekoop en tot die South African Airways / Suid-Afrikaanse Lugdiens herdoop. Kaapstad, Durban en Johnnesburg was die eerste stede wat bedien is.
Die SAL kon darem in die jare dertig sy vlerke sprei met buitelandse vlugte na Kenia en Uganda, maar die lugdiens se stadige groei is in die oorlogsjare van die veertigs voortgesit. In 1945 is ’n lang gekoesterde doelwit uiteindelik verwesenlik met die instelling van ’n roete na Europa, toe ’n Avro York in Bournemouth, Engeland, geland het ná ’n lang vlug van Palmietfontein.
Die einste Tweede Wêreldoorlog (1939-1945) het ook getoon hoe belangrik dit is om in ’n oorlog die botoon in die lug te voer. Brittanje en Frankryk moes dit ontgeld toe die Duitse lugmag met sy blitzkrieg (blitsoorlog) begin het. In die Stille Oseaan het Japanse bomwerpers weer ’n groot deel van die Amerikaanse vlootbasis by Hawaii se Pearl Harbor vernietig, wat Amerika genoop het om tot die oorlog toe te tree.
Die eeu van die stralers
DIE Brit Frank Whittle het juis die aandrywing van vliegtuie in gedagte gehad toe hy die straalenjin uitgevind het. Whittle se enjin is in 1942 die eerste keer in ’n vliegtuig gebruik, maar straalaangedrewe vliegtuie het eers ná die Tweede Wêreldoorlog werklik tot hul reg gekom. Die meeste straalvliegtuie is aanvanklik vir militêre doeleindes aangewend.
Vuurpylaandrywing het tot selfs vinniger vaarte gelei. In 1947 het die Amerikaanse lugmag-vlieënier Chuck Yeager in ’n vuurpylaangedrewe vliegtuig genaamd die Bell X-1 die eerste mens geword wat vinniger as die snelheid van klank gevlieg het. (Die klankgrens word op seevlak by 1.228 km/h bereik.) Sedertdien het die mens nog baie vinniger gevlieg, veral in vuurpyle wat hom na die buitenste ruimte geneem het. Maar vuurpyle is natuurlik nie vliegtuie nie. Selfs die pendeltuie, wat soos vliegtuie lyk, is eerder sweeftuie wat maar net met vuurpylkrag na die ruimte gelanseer word.
Dit is dan ook belangrik dat ’n mens mooi sal besef wat die verskil tussen die aandrywingsmeganisme van ’n straler en dié van ’n vuurpyl is. ’n Straler trek voortdurend 'n stroom lug voor in en stoot dit agter uit. Dit kan dus slegs beweeg in die lug wat om die aarde is. Die vuurpyl, daarenteen, is onafhanklik van die aarde se lug. Die vlamkas van ’n vuurpyl word deur sy eie brandstof gevoed en het geen lug nodig nie, aangesien dit sy eie suurstof saamdra, wat met die brandstof gemeng word (byvoorbeeld waterstof, soos vir die pendeltuie). ’n Vuurpyl kan dus in die hemelruim ver buite die grense van die aarde se lug voortsnel, mits hy genoeg brandstof kan saamdra.
REGS: 'n Boeing 747-400 van die Suid-Afrikaanse Lugdiens.
Die eerste straler wat vir burgerlike of nie-militêre vervoer aangewend is, die Britse De Havilland Comet, het in 1949 in gebruik gekom. In die jare vyftig is die stralereeu ook in Suid-Afrika ingelui met die toevoeging van die Amerikaanse Boeing 707 tot die vloot van die Suid-Afrikaanse Lugdiens. Die SAL se eerste 707 het in Oktober 1960 in Europa geland. Twee jaar later kon die SAL se stralers sorg vir die eerste ononderbroke vlugte van Suid-Afrika na Brittanje en ander plekke in Europa. In 1971 is die Boeing 747-makrostraler (“Jumbo Jet”) tot die SAL se vloot toegevoeg.
In 1958 is die Comet 4 en die Amerikaanse Boeing 707 ingespan vir gereelde stralervlugte oor die Atlantiese Oseaan tussen Europa en Amerika. Die eerste kommersiële straler wat vinniger as die snelheid van klank gevlieg het, was die Concorde. Hierdie vliegtuig is deur Brittanje en Frankryk ontwikkel en het in 1976 tussen Europa en Amerika begin vlieg. Die Concorde is egter nie vir vlugte oor land gebruik nie, weens die uiters steurende soniese knalle wat gehoor word wanneer vliegtuie vinniger as klank vlieg.
Die eerste ononderbroke vlug om die wêreld is in 1986 deur die Amerikaners Dick Rutan en Jeana Yeager met ’n eksperimentele ligte vliegtuig onderneem. Die vliegtuig is Voyager genoem en hulle het nege dae aaneen gevlieg sonder om êrens te land.
Hoe vliegtuie in die lug bly
HOEWEL die aërodinamika ’n baie ingewikkelde wetenskap is, kan die beginsel van vlug in een eenvoudige sin opgesom word: ’n Vliegtuig styg in die lug op omdat sy gespesiaal gevormde vlerke in hul voorwaartse beweging die lugdruk aan hul bokant minder maak as die lugdruk aan hul onderkant. Dit word “stygkrag” genoem.
’n Vliegtuig genereer slegs daardie stygkrag wanneer dit beweeg. Dit is heeltemal verskillend van ’n ballon wat opstyg omdat dit met ’n gas gevul is wat ligter as lug is.
Daar is vier aërodinamiese kragte wat op ’n vlieënde vliegtuig inwerk. Hierdie vier kragte is die genoemde stygkrag, die swaartekrag (of gewig), die remkrag en die trekkrag.
Terwyl ’n vliegtuig deur die lug beweeg, word hy deur die lugweerstand gerem. Dit staan bekend as remkrag. Om hierdie remkrag te bowe te kom, is trekkrag nodig om die vliegtuig vorentoe te laat beweeg. Hierdie trekkrag word deur die vliegtuig se motore opgewek.
Anders as ’n sewende ballon is ’n vliegtuig swaarder as lug. Weens swaartekrag sal hy soos ’n klip grond toe val, tensy stygkrag toegepas word om hom te laat opstyg. Die vliegtuig se vlerke sorg vir die nodige stygkrag vanweë hul vorm. Die boonste oppervlak van die vlerk is gekrom, terwyl die onderste oppervlak platter is. Om oor die kromming te kom, moet die lug wat oor die vlerk gaan verder beweeg—en gevolglik vinniger vloei—as die lug wat aan die onderkant deurvloei. Dit skep ’n verskil in lugdruk tussen die bo- en ondervlakke onderwyl die vliegtuig vorentoe beweeg. Die lug aan die onderkant is onder groter druk en druk gevolglik die vlerk opwaarts. Hoe vinniger die lug oor die vlerke beweeg, des te groter is die stygkrag. Om hierdie rede styg ’n vliegtuig makliker op as hy in die rigting beweeg waaruit die wind waai.
Solank die opwaartse druk nou groter is as die krag wat die vliegtuig op die grond wil hou, sal hy aanhou styg. Wanneer die die twee kragte mekaar balanseer, handhaaf hy ’n konstante hoogte.
Deur die flappe van die vlerk te laat sak, word die geboë oppervlak van die vlerk vergroot, wat selfs meer stygkrag tot gevolg het. Wanneer die flappe opgelig word, word die stygkrag verminder en die vliegtuig daal.
En daarmee eindig ons interessante vertelling oor die aviatiek. En nou weet ons almal waar vliegtuie vandaan kom en ook dat hulle nie sommerso uit die lug geval het nie!
Klik hier om terug te vlieg na die inhoudsblad!