Vliegtuigen - (vliegmachines, vliegtoestel, aeroplaan ; het goede Nederlandsche woord is vliegtuig).
Grondbeginselen. Luchtweerstand. Een vliegtuig is een toestel „zwaarder dan de lucht” en zoodanig gebouwd, dat het in de atmosfeer opgeheven, zich daarin kan voortbewegen. Eik systeem van vliegen volgens het bovengenoemde beginsel „zwaarder dan de lucht” berust op het gebruik van de krachten, welke optreden bij de beweging van een lichaam met een bepaalde snelheid, ten opzichte van de omringende lucht. Ook de vogels zijn zwaarder dan de lucht en moeten de zwaartekracht weten te overwinnen. Bestudeering van de vlucht der vogels heeft doen zien, dat de vogels den luchtweerstand benutten. Zij gebruiken daartoe de vleugels, welke zoowel voor draagvlak als voor de voortbeweging worden gebruikt. Met de studie van het vliegen der vogels als uitgangspunt was het voor de ontwikkeling van de vliegkunst noodig het ontstaan, de werking en den aard der krachten, opgewekt door den luchtweerstand, nader te leeren kennen en verder te weten, hoe de grootte dier krachten afhangt van verschillende omstandigheden, als daar zijn de grootte en vorm der lichamen, de betrekkelijke snelheid, enz. De natuurkundige kennis was aanvankelijk niet zoo groot; men was dus den eersten tijd hoofdzakelijk aangewezen op practische proeven, die dikwijls weinig succesvol en grootendeels gevaarlijk waren. Naderhand zijn naast de practische ervaringen, laboratorium-proeven genomen, welke hebben geleid tot een goed gebaseerde kennis der wetten van den weerstand der lucht met haar toepassing voor het vliegprobleem.
Elk rationeel onderzoek vangt aan met het eenvoudige, zoodat omtrent de wetten van den luchtweerstand werd begonnen met na te gaan, hoe deze laatste optreedt tegen een vlakke plaat. Reeds Newton was ertoe gekomen, den luchtweerstand afhankelijk te stellen van de grootte van het vlak (S) en het kwadraat van de snelheid (V), waarmede de plaat wordt voortbewogen (R = kSV2). De juistheid dier redeneering moest proefondervindelijk worden vastgesteld. De proeven van Eiffel, daaromtrent gehouden, zijn nog steeds als een standaardwerk te beschouwen. Hierbij werd uitgegaan van het meten van den druk, welke op de plaat wordt uitgeoefend door een luchtkolom, die met een bepaalde snelheid de plaat treft.
Het lichaam veroorzaakt om zich heen dezelfde veranderingen in den toestand der lucht en ondervindt dezelfde kracht, als wanneer het lichaam zich met een bepaalde snelheid zou verplaatsen. In aanmerking komt dus slechts de relatieve snelheid van het lichaam ten opzichte van de lucht en niet ten opzichte van de aarde. Bij die proeven bleek de juistheid van de formule van Newton voor groote snelheden, m. a. w. voor snelheden welke bij vliegtuigen optreden. Naast grootte van het oppervlak is ook de geometrische vorm van de plaat van invloed. Zoo is gevonden, dat bij een rechthoekige plaat, 50 maal zoo lang als breed, de weerstand bijna 11/2 maal zoo groot is als bij een even groote plaat in kwadraat vorm.
Theorie van het vliegen. De oogenschijnlijk meest eenvoudige manier om het vliegprobleem op te lossen schijnt wel deze, waarbij het vliegen langs dynamischen weg mogelijk is, d. w. z. met behulp van den luchtweerstand. Oppervlakkig beschouwd zou men meenen, dat de vogel zijn zwaarte opheft door zijn vleugels met voldoende snelheid naar beneden te bewegen, een luchtweerstand kan opwekken, noodig om zijn gewicht te dragen. Dit is aanvankelijk ook getracht, men bouwde de z.g. orthoptere (vliegtuig met vleugelslag), waarbij gebruik gemaakt werd van een loodrecht invallenden luchtstroom. Stellen wij ons een dergelijk vliegtuig voor op groote hoogte, de vleugels evenwijdig aan de aarde. Het dergelijk vliegtuig moet vallen, waarbij in den aanvang de snelheid toeneemt. Door deze wordt ook de luchtweerstand grooter, tot deze even groot is als de zwaarte, de val wordt dan met gelijkmatige snelheid voortgezet. Wil de vleugel in staat zijn het vliegtuig zwevende te houden, dan moet de vleugel zich steeds naar beneden bewegen met de grootste valsnelheid, want daardoor wordt de draagkracht gelijk aan de zwaarte.
Zou voor dit vliegtuig een motor geconstrueerd worden, die den arbeid kan verrichten om het vallen tegen te gaan, dan zou de arbeid de valsnelheid moeten overwinnen. Berekening laat zien, dat om het gewicht van een mensch zwevende te houden, reeds een oppervlak van 23437 M.2 noodig zou zijn. Een zoodanige oplossing van het vliegprobleem behoort tot de onmogelijkheden. Uit eenvoudige berekening blijkt, dat het niet voorgaande methode is, volgens welke de vogels vliegen. Een eend bijv. zou met een gewicht van 925 gram een motorsterkte van 0,15 P.K. vereenigen ; dus 1/6 P.K. per K.G. Voor een mensch zou dat 15 P.K. bedragen. Het is niet wel mogelijk, dat de vogels als motoren zoo aanzienlijk veel grooter effect zouden bereiken. Dat de vogels het vliegprobleem toch wel oplossen, is dan ook in een andere richting te zoeken. De vogels maken van den luchtweerstand een zoodanig gebruik, dat deze den arbeid overneemt.
Zij bereiken dit door zorg te dragen dat de luchtweerstand de vleugels niet loodrecht treft, doch schuin en onder een betrekkelijk kleinen hoek. Een deel van het goede resultaat berust bovendien op den langgestrekten vorm van den vleugel en een lichte welving van het dwarsprofiel. Toen men op de hoogte was met de „economie van den schuinen inval” was het vliegprobleem theoretisch opgelost en had men nog slechts te zoeken naar een geschikten motor. Als eenvoudig voorbeeld nemen wij den vlieger aan een koord in een luchtmassa voortbewogen. Deze wordt in schuine richting door den luchtweerstand getroffen. Op den vlieger werken 3 krachten (fig. 1), n.l. het gewicht, de druk van de lucht en de trekkracht van het koord. De druk van de luchtdeeltjes is gericht loodrecht op den vlieger; het gewicht werkt loodrecht omlaag en wil den vlieger doen vallen ; de spanning van het koord werkt in de richting van dat koord. Deze drie krachten houden den vlieger in evenwicht.
De druk van de luchtdeeltjes kan ontbonden worden in 2 richtingen, n.l. een ontbondene vertikaal omhoog, een tweede tegengesteld gericht aan de spanning van het koord. De eerste maakt evenwicht met het vliegergewicht, de tweede zal (bij voldoend sterk koord) door de spanning van het koord worden opgeheven. Een verandering van één der drie krachten verstoort het evenwicht van den vlieger, bijv. een sterkere luchtdruk (meer wind) maakt de verticaal ontbondene grooter ; de vlieger stijgt, een zwakker worden van den wind laat den vlieger zakken. Bij een draagvlak (vleugel) van een vliegtuig zijn dezelfde beginselen toegepast; in plaats van de spanning in het koord treedt echter op de voortstuwende kracht, geleverd door een motor met luchtschroef; de evenwichtsvoorwaarden zijn derhalve dezelfde als bij den vlieger. Ook hierbij is de weerstand loodrecht op het vlak en kan weder in twee richtingen worden ontbonden, n.l. in vertikalen zin en in een richting die het verlengde is van de voortstuwende kracht (fig. 2). Er zal evenwicht zijn indien de voortstuwende kracht een dergelijk grooten druk op het vlak doet ontstaan, dat de vertikaal ontbondene gelijk is aan het gewicht. Indien de grootte van een der krachten verandert, zal het evenwicht verbroken zijn, is b.v. de snelheid grooter, dan vermeerdert de opwaartsche druk, blijft het gewicht constant, dan zal het geheel stijgen. De proeven van Eiffel brachten naast de practische resultaten aan het licht, welk verband er ten slotte moest bestaan tusschen de verschillende invalshoeken en de grootte en vorm van het vlak.
Deze proeven golden steeds vlakke platen. Zoo bleek, dat de kwaliteit van den vleugel werd verbeterd door het verlengen ervan, echter moet die verlenging binnen grenzen blijven, zulks met het oog op constructie bezwaren. Naast vorm en invalshoek is er nog een derde mogelijkheid om den vleugel te verbeteren, n.l. in een doelmatige kromming van het dwarsprofiel. Reeds bij de vergelijking met het vliegen der vogels is opgemerkt, dat de gebogen'vorm van het dwarsprofiel van het draagvlak het meest gunstig is. De invloed van dezen factor is proefondervindelijk nagegaan in laboratoria (windtunnel), waarbij de grootte van horizontale en verticale eomponente van den luchtweerstand met een aërodynamische weegschaal werden gewogen.
In fig. 6 is Rx de weerstand, die moet worden overwonnen en kan dus schadelijke weerdstand worden genoemd; de verticale componente Ry is het deel van den weerstand, dat moet opwegen tegen het gewicht; vandaar de naam „dragende weerstand”. De totale weerstand Ri — √Rx2 + Ry2. Zooals reeds eerder werd aangegeven is de weerstand evenredig met het oppervlak (S) en het vierkant van de snelheid (V). Worden Rx en Ry gedeeld door SV2, dan krijgen we den weerstandsconstanten Kx en Ky, welke den vleugel bij een bepaalden invalshoek karakteriseeren. Rx/Ry of Kx/ Ky is gelijk aan den tangens van den hoek, dien de werkelijke weerstand maakt met den verticaal.
De waarde van Kx/ Ky bepaalt de kwaliteit van den vleugel, immers het is de verhouding tusschen den schadelijken en den dragenden weerstand, d. w. z. tusschen de benoodigde trekkracht en het gewicht. Hoe kleiner deze waarde, hoe minder arbeid noodig voor een verplaatsing van het vliegtuig, dus hoe economischer. Uit een oogpunt van energiebesparing moet derhalve een vleugel worden gekozen, waarbij Kx/ Ky zoo klein mogelijk is en met dien vleugel onder een invalshoek bij welke Kx/ Ky haar minimum bereikt.
Verschillende laboratoriumproeven gaven resultaten, waaruit het verband tusschen invalshoek, vleugelprofiel en de daaruit voortkomende waarden van Kx/ Ky worden bepaald. Om een juist beeld te vormen van de werking van een draagvlak, is het noodig te beschouwen hoe de weerstand wordt verdeeld over drukvermeerdering resp. vermindering op onder- en bovenkant van den vleugel. Het onderzoek heeft weder empirisch plaats gehad. De druk werd daartoe op verschillende punten manometrisch gemeten. Daarbij is gebleken, dat de grootste weerstand wordt gevonden in de drukvermindering, doordat de stroomingslijnen door de voorzijde van den vleugel naar boven worden geslingerd. De vorm van den voorkant van het draagvlak is daarom van groot belang. Het voorgaande heeft betrekking op de toepassing van één draagvlak. Worden twee (meer) draagvlakken boven elkaar toegepast, dan is de waarde van het samenstel (cel genaamd) anders.
Twee vlakken, recht boven elkaar geplaatst op een afstand gelijk aan de breedte van den vleugel, doet de draagkracht van den ondervleugel met 1/3 verminderen door de drukvermeerdering onder het bovenvlak ; de schadelijke weerstand blijft onveranderd. Wordt de ondervleugel teruggebracht, dan wordt de draagkracht van den bovenvleugel grooter, van het ondervlak kleiner, de schadelijke weerstand grooter. Voor de cel in haar geheel worden dragende en schadelijke weerstand vergroot, de waarde van Rx/ Ry blijft dus onveranderd. Door de vlakken op grooten afstand van elkaar te brengen, wordt de draagkracht der vlakken grooter, de weerstand van de cel grooter door den passieven weerstand van de constructiedeelen, welke de vlakken met elkaar verbinden. Bij het voorgaande is een beschouwing gegeven van het draagvlak. De verschillende krachten grijpen echter niet aan in het zwaartepunt van den vleugel, doch in een meer naar voren gelegen punt. Bij een schuin gesteld vlak (fig. 3) zullen de op het boven voorste deel van het vlak aangrijpende luchtstroomen moeilijker kunnen uitwijken dan die welke aan den onderkant aangrijpen. Bovenvoor is de druk dus het grootste, zoodat het aangrijpingspunt van den druk („drukpunt”) naar voren ligt en wel dus te meer naarmate de invalshoek kleiner is.
Aangezien het gewicht in het zwaartepunt blijft aangrijpen, zal de vertikaal ontbondene van den druk geen evenwicht meer maken met het gewicht, doch zal trachten het vlak te kantelen. Reeds bij een draagvlak is dit het geval. Bij het vliegtuig ligt het zwaartepunt nog meer naar achteren. Het draagvlak (of draagvlakken) is dus niet voldoende om het vliegtuig in evenwicht te houden. Bovendien zou het evenwicht onherstelbaar verbroken zijn, indien het vlak een helling naar beneden zou krijgen.
Daartoe is een tweede vlak, zoover mogelijk naar achteren gelegen, noodig. Dit vlak heet stabilisatievlak (fig. 5). Zou dan een draaiing ontstaan volgens de pijltjes in fig. 4, dan zal de druk op het stabilisatievlak het draaien tegen gaan, hetgeen mogelijk is, doordat de hefboomsarm voldoende groot is. Voor een goede werking is alzoo noodig dat het vlak „stijf” aan het vliegtuig verbonden is.
Inrichting en Constructie vliegtuig. Theoretisch zagen wij, dat voor de vlucht noodig zijn de draagvlakken en het stabilisatievlak. Voor plaatsing van de bemanning, met hetgeen deze noodig heeft, alsmede voor opname van voortbewegingsmechanisme met bedrijfsstoffen, is de constructeur van een primitief zitbankje voor den bestuurder gekomen tot den bouw van een romp. Schematisch voorgesteld, kreeg het vliegtuig een vorm als in fig. 7 aangegeven. Voor de besturing werden aangebracht: le. het richtingsroer, achter aangebracht, met eenzelfde werking als het roer van een schip ; 2e. het hoogteroer, voor de bewegingen omhoog en omlaag ; Be. de evenwichtsklappen, voor het evenwicht in de dwarsrichting, tevens noodig bij het uitvoeren van wendingen. Voor het opstijgen en landen moest een inrichting worden aangebracht, respectievelijk om langs den grond de snelheid te bereiken, noodig voor het eigenlijke vliegen (voldoende luchtweerstand voor draagkracht) en om de landingssnelheid op te vangen. Voor deze beide functies is men gekomen tot een landingsgestel voor beweging van en op het land, bestaande uit een of meerdere paren wielen, voor beweging van en op het water bestaande uit een paar drijvers, dan wel den romp ingericht als bootlichaam. Ten einde de werking en noodzakelijkheid van vorengenoemde inrichtingen na te gaan, beschouwen wij vertrek, vlucht en landing.
Door de trekkracht van de schroef wordt het vliegtuig over den grond verplaatst. Deze beweging dient zoo min mogelijk weerstand van het aardoppervlak te ondervinden, hetgeen door toepassing van rollende wrijving geschiedt. De weerstand van den grond op den staart moet zoo spoedig mogelijk worden opgeheven. Dit kan eerst wanneer de opgewekte luchtweerstand voldoende groot is om op het omlaag gestelde hoogteroer een opwaartschen druk uit te oefenen. Dan neemt de snelheid langs den grond allengs toe, de draagvlakken ondervinden een luchtweerstand, voldoende om de vlakken te doen dragen. De bestuurder zal den stand van het hoogteroer naar boven wijzigen, waardoor op dat roer een naar beneden gerichte druk ontstaat, waardoor het vliegtuig stijgt. Voor het uitvoeren van wendingen zal eerst de richting veranderd moeten worden door de werking van het richtingsroer. De luchtdruk op dit roer uitgeoefend, doet de rechtlijnige beweging veranderen.
Voor het beschrijven van een cirkelvormige baan is deze stuurbeweging echter onvoldoende ; om de nieuwe richting te volgen zou het vliegtuig moeten dalen, om zich in de bocht vast te zetten. Het gevolg zou zijn: slippen en snelheid verliezen. Daarom moet tegelijkertijd met de werking van het roer het vliegtuig scheef gelegd worden. Dit geschiedt door de evenwichtsklappen. Deze zijn aangebracht aan de uiteinden van elk der vleugels en, werken tegengesteld. Gaat de linker opwaarts, dan beweegt de rechterklap naar beneden (fig. 10). Wil de bestuurder b.v. een bocht naar links beschrijven, dan wordt het roer naar links bewogen en gelijkertijd de evenwichtsklappen in werking gesteld, n.l. de linker naar beneden, de rechter naar boven. De linkervleugel krijgt een grooter oppervlak, zal dus ten opzichte van den rechter, welke een kleiner oppervlak en bovendien meer weerstand krijgt, hooger komen.
Om weder uit de bocht te komen, gaat men tegengesteld te werk. Voor het dalen is geen motorkracht noodig. Door het hoogteroer wordt het vliegtuig in dalenden stand gebracht; de invalshoek van de draagvlakken wordt verkleind; het gewicht van het vliegtuig wordt als krachtbron gebruikt. Dicht bij den grond wordt het vliegtuig (door het hoogteroer) opgericht, de snelheid verminderd en zorg gedragen, dat wielen en staart gelijktijdig den grond raken. De weerstand van het aardoppervlak put de snelheid uit, waardoor het vliegtuig tot stilstand komt. Zoowel vertrek als landing moeten steeds tegen den wind plaats hebben.
Constructie. Vleugels, roeren en klappen bestaan uit een houten geraamte, overspannen met hout of doek. De vleugels bestaan uit 2 langsliggers, waartusschen ribben zijn bevestigd volgens het profiel van den vleugel. In het geraamte zijn spandraden aangebracht, welke in de vlucht of in rust den vleugel den vorm doen houden (fig. 8). De roeren en klappen behoeven minder stevige constructie, omdat de daarop werkende krachten kleiner zijn. Ten einde bij de werking der roeren en klappen minder tegenstand te ontmoeten, worden klappen en roeren wel gecompenseerd. Bij een kleinen uitslag van roer of klap zal de compensatie terstond medewerken.
Bij toepassing van 2 draagvlakken (tweedekker) of meerdere (meerdekker) worden de vlakken onderling bevestigd met stijlen en spandraden. Bevestiging aan den romp geschiedt door een spantoren (fig. 7). Meer moderne vleugelconstructie heeft een groot aantal stijlen en spandraden niet meer noodig; de vleugel is inwendig zoodanig geconstrueerd, dat de vleugel vrijdragend kan zijn. De stand der vleugels kan verschillend zijn. Zoo kan de bovenvleugel voorspringend zijn, ook wel van voren gezien naar de uiteinden oploopend, het paar vleugels in z.g. V.vorm. Aërodynamisch geeft dit verschillend effect. De romp is opgebouwd uit liggers en spanten, onderling met draad of kabel verspannen en ten slotte bekleed met hout of doek. In het voorste deel is de motor opgenomen, met de reservoirs voor benzine en olie.
Daarachter (of er naast) is de plaats voor den bestuurder, daar weer achter de plaats of plaatsen voor passagiers. Aan de achterzijde (staart) is bevestigd het stabilisatievlak, hoogte- en richtingsroer (fig. 7). Voor de stabiliteit in de koersrichting is meestal een verticaal kielvlak aangebracht. Het stabilisatievlak kan verstelbaar zijn, voor wat betreft den invalshoek. Gewichtsveranderingen gedurende de vlucht kunnen daardoor opgeheven worden, zonder dat het hoogteroer moet worden gebruikt. Het landingsgestel bestaat uit V-vormige stijlen, waartusschen de wielas is aangebracht.
Voor het opvangen van den landingsschok is het landingsgestel veerend. Dit wordt bereikt, hetzij met schokbrekers in den vorm van stevige rubberstangen, dan wel pneumatisch en wel bij de as-bevestiging of door een inrichting in de stijlen van het landingsgestel (fig. 7). Aan den onderkant van den staart bevindt zich de staartsteun (fig. 7), waarover, bij verplaatsing langs den grond, de staart glijdt. De steun heeft bij landing bovendien remmende werking. Behalve hout en doek als eonstructiemateriaal, wordt in den laatsten tijd ook veel metaal gebruikt, hetzij een constructie geheel uit metaal, hetzij een combinatie van beide.
Bediening stuurorganen. De roeren en klappen kunnen worden bediend vanaf de bestuurdersplaats. Hoogteroer en klappen zijn verbonden met den stuurstok (ook wel stuurwiel). Het roer is verbonden met de horizontale roerstang, welke met de voeten wordt bediend (voetenstuur genaamd). De verdere inrichting en werking blijken voldoende uit de figuren 9, 10 en 11. Indien een verstelbaar stabilisatievlak is aangebracht kan de bediening vanaf de bestuurdersplaats plaats hebben. Het spreekt vanzelf, dat de verschillende constructiedeelen een passieven luchtweerstand hebben. Naarmate het tunnelonderzoek voortgang had en de bouw van vliegtuigen volmaakter werd, kon de vorm van de verschillende deelen zoo gunstig mogelijk geconstrueerd worden, waardoor de passieve luchtweerstand kleiner werd, hetgeen aan de kwaliteit van het vliegtuig ten goede komt.
Geschiedkundig overzicht van de ontwikkeling van het vliegtuig. Reeds in de oudheid werd de mensch beziggehouden door het vliegprobleem. Zoowel fantastische denkbeelden als ook werkelijke proefmachines zijn in de geschiedenis bekend. Do eerste proeven, die werkelijk tot de eerste schreden gerekend kunnen worden, werden gehouden in het begin van de 19de eeuw. In die eerste producten waren de elementen van het tegenwoordige vliegtuig reeds aanwezig. Begin van de 19de eeuw publiceerde George Cayley in het „Journal Nicholson” een berekening van een vliegtuig. Naar die berekening werd door hem ook een model gebouwd, zonder motor. Een tweede model met motor verongelukte bij de proefnemingen.
Later in 1842 trachtte Henson eenzelfde model te maken, echter zonder succes. Zoo duurde het tot 1856, voordat men weer uitgebreide proefnemingen nam. Deze proeven bestonden hoofdzakelijk uit zweefvluchten met bemande vliegers. Den Franschman le Bris gelukte het met een vlieger, welke snel werd voortgetrokken, te zweven. In 1866 maakte Wenham een glijvlucht met een drievlakvlieger. In denzelfden tijd (1860) begonnen Nadar, Ponton d’Amecourt en de la Landelle hun pionierarbeid. In 1862 bouwde Ponton d’Amecourt een groot model van door stoom gedreven toestel, welk model nog in de archieven in Frankrijk aanwezig is. Een ander dergelijk model werd gebouwd door Enrico; beproefd in 1878, bleek, dat het zich van den grond kon verheffen.
De eerste drie modellen van vliegtuigen werden geconstrueerd door A. Pénaud, Victor Tatin en Prof. Langley. Deze modellen hebben werkelijk gevlogen. Pénaud vervaardigde een enkelvlak met stabiliseerenden staart; Victor Tatin maakte een apparaat, gedreven door 2 schroeven, in beweging gebracht door samengeperste lucht. Langley’s toestel had 2 vlakken achter elkaar, gedreven door een kleine stoommachine. Toen Langley een toestel bouwde, waarin een bestuurder kon worden geplaatst, ging het door een besturingsfout kapot. De proefnemingen werden door Hiram Maxim en Clément Ader onvermoeid voortgezet. Eerstgenoemde besteedde een millioen francs voor den bouw van een vliegtuig met een stoommachine.
Het toestel woog 3600 K.G., de stoommachine 15 K.G. per effectieve P.K. Door gebrek aan stabiliteit hadden de proeven geen succes. (1890). Ader was eenigszins gelukkiger en bouwde in 1890 en 1896 twee toestellen ; de 2de maal werd zelfs een vlucht van 300 M. uitgevoerd. Een rukwind vernielde het apparaat echter geheel. De regeering, die den bouw gesteund had met 500.000 francs, stelde na de breuk geen bedrag meer beschikbaar. De vele mislukte pogingen om te vliegen waren, naast gebrekkige constructie, ook te wijten aan het feit, dat de menschen zelf niet voldoende op de hoogte waren van het eigenlijke „vliegen”. Een van de eersten, die hierop wees, was Otto Liliënthal. Hij zelf gaf het voorbeeld door zich in de zweefvlucht te oefenen. Daartoe bond hij zich twee vleugels aan de armen en sprong daarmede van een hoogte en kon zoo tegen den wind zwevende blijven.
Door bewegingen van het lichaam verplaatste hij het zwaartepunt en kon zoo in evenwicht blijven, ja zelfs vluchten van 300 M. uitvoeren. Liliënthal voerde zoo 1000 vluchten uit en wilde zijn toestel juist voorzien van een motor, toen hij op 6 Augustus 1896 helaas om het leven kwam. Door zijn proefnemingen is echter gebleken, dat de vlakken het gewicht van den mensch konden dragen. Na den dood van Liliënthal werd het werk voortgezet door Pilcher in Engeland, Chanute, Herring, Wilbur en Orville Wright in Amerika, Ferber in Frankrijk en Dr. Nimführ in Oostenrijk. Pilcher vond helaas in 1898 den dood; Ferber bouwde een mast met arm, waaraan het zweeftuig met motor kon worden rondgedraaid en zoo voldoende snelheid kreeg. De meest belangrijke resultaten zijn bereikt door de gebroeders Wright. Systematisch en voorzichtig deden zij hun proeven, eerst zonder motor (1900), daarna in 1903 pasten zij ook dezen toe.
Het gelukte hun reeds rechte afstanden af te leggen. Eerst in September 1904 begonnen zij met het probeeren van bochten en slaagden er in, vluchten uit te voeren met een snelheid van 60 a 65 K.M. per uur. Zij hielden de proeven en resultaten geheim, doch in 1908 ging Wilbur Wright naar Frankrijk, waar hij boven het oefenterrein van Auvours verscheidene vluchten uitvoerde, en verbeterde de door Farman en de la Grange bereikte resultaten. Het bezwaar van het toestel van de Gebr. Wright was, dat de staart geen stabilisatie vermogen bezat, zoodat het evenwicht in de lengterichting door het hoogteroer moest worden bewerkstelligd. Voorts was voor het vertrek steeds een inrichting noodig, n.l. een aanloop-rail. In deze richting werd steeds naar verbetering gezocht. Santos Dumont, Ferber, Archdeacon beproefden telkens de door Voison geconstrueerde vliegtuigen.
Santos Dumont was de eerste, die erin slaagde (1906) den vliegprijs van Deutsch de la Meurthe te winnen door een vlucht van 220 M. lengte af te leggen. Niet lang daarna bereikten de la Grange en Blériot denzelfden afstand. Henri Deutsch en Ernest Archdeacon stelden gezamenlijk een prijs beschikbaar om de verdere ontwikkeling van de aviatiek aan te moedigen. Vooral het maken van bochten leverde nog vele moeilijkheden op. De eerste gesloten baan van 1 K.M. werd afgelegd door Henri Farman op 13 Januari 1908. Spoedig hierna werden door Farman en Blériot een tweetal vluchten van beteekenis uitgevoerd. De techniek, zoowel van vliegtuig als motor, verbeterde zich sindsdien meer en meer.
De groote moeilijkheden bij den bouw van het vliegtuig waren zeer zeker ook te wijten aan de weinige theoretische kennis van weerstand, sterkte van constructie, enz., alle zaken, die een tegenwoordige constructeur zonder veel moeite aanneemt. Een zeer groote vooruitgang in de aviatiek was de uitvinding van een lichten roteerenden motor van 60 P.K. Had Wright den eersten stoot gegeven voor den vliegtuigbouw, door de uitvinding van den nieuwen motor was een tweede probleem opgelost, n.l. de nieuwe krachtbron, waardoor de constructie van het vliegtuig voorwaarts kon. In de jaren 1908 tot 1914 werd in verschillende landen meer en meer de belangstelling voor de luchtvaart opgewekt, hetgeen vanzelf met zich bracht het verbeteren van vliegtuigen in hun verschillende constructieve onderdeelen. De vooruitgang van de motortechniek gaf gelegenheid, passagiers mede te voeren. Door het gebruik van vliegtuigen voor militaire doeleinden is de ontwikkeling van het vliegtuig zeer bespoedigd. De hedendaagsche toepassing is daarvan zeer zeker afhankelijk.
Militaire Vliegtuigen. Bij het uitbreken van den grooten oorlog (1914) had het vliegtuig hoewel een kleine, toch een plaats ingenomen. De toepassing van het vliegtuig voor militaire doeleinden heeft eigenlijk een zeer grooten invloed gehad op de ontwikkeling ervan. De bouw van deze militaire vliegtuigen werd niet tegengehouden door gebrek aan geldmiddelen voor experiment, terwijl anderzijds de oorlogsnoodzaak een prikkel uitoefende door steeds hoogere eischen te stellen. De ontwikkeling van het vliegtuig was verder mogelijk, doordat de techniek van den motorbouw verbeterd werd. Hoewel de grondgedachte van den vliegtuigbouw dezelfde bleef, werd toch, door het vliegprobleem meer theoretisch op te vatten, meer te „berekenen” alvorens te „construeeren”, de bouw van de samenstellende deelen meer volmaakt. De hoogere eischen van snelheid, stijg- en draagvermogen eischten zwaardere motoren; de constructie moest daardoor sterker zijn; de gewichtsgrenzen deden de constructie naast sterk, tevens licht worden. Te zamen met laboratoriumonderzoek werd gezocht naar dusdanige vormen voor de deelen van het vliegtuig met passieven luchtweerstand, dat deze laatste zoo klein mogelijk werd.
Naast vorenbedoelde ontwikkeling in algemeenen zin ontstonden onder den drang der omstandigheden verschillende soorten vliegtuigen. Augustus 1914 was het algemeen in gebruik zijnde type een twee-persoonsvliegtuig (een- of tweedekker), voorzien van een motor van 80 tot 100 P.K., bedrijfsstoffen voor 3 a 5 uur, snelheid 90 a 100 K.M. per uur, grootste hoogte (z.g. plafond) van 1200 a 2000 M. Dit type droeg den naam van verkenningsvliegtuig, bestemd om, zooals de naam reeds aangeeft, verkenning van de tegenpartij uit te voeren. Het uitbreken van den stellingoorlog (winter 1914) oefende reeds terstond invloed uit op het vliegtuig. Het bovenomschreven vliegtuig was door het afweervuur van den grond onvoldoende snel; tevens werden aan de verkenning hoogere eischen gesteld (fotografische opdracht, radiotelegrafie), zoodat een beter type ontstond met zwaarder motorvermogen en van beteren (aërodynamischen) bouw, waardoor het plafond kon komen op 3000 M. Ten einde dit snellere vliegtuig beter dan met afweergeschut te kunnen bestrijden, werd een nieuw type noodig om in de lucht het vliegtuig te bestrijden. Dit nieuwe type moest sneller stijgen, gemakkelijk bestuurbaar, goed bewapend zijn en daardoor overwicht hebben op het verkenningsvliegtuig. Zoo ontstond het jachtvliegtuig. Bemand met één persoon, werd het met één, later met twee machinegeweren bewapend. Daar de vlieger geen gelegenheid heeft om te richten met den mitrailleur afzonderlijk, moest deze laatste star in de lengteas van het vliegtuig worden ingebouwd, waardoor het richten met het vliegtuig overeenkwam met het richten van den mitrailleur.
Vuurde men aanvankelijk over de schroef, later werd een inrichting geconstrueerd, die het mogelijk maakte door het schroefvlak te vuren. Waren de snelheden aanvankelijk 180 K.M. per uur, met een stijgvermogen van 20 minuten naar 2000 M. en een plafond van 3000 M., later werden die eigenschappen respectievelijk 230 K.M. per uur, 4 minuten naar 2000 M. en een plafond van 7000 M. Nagenoeg tegelijkertijd met de splitsing in jacht- en verkenningsvliegtuigen werd de behoefte gevoeld aan speciaal voor het afwerpen van bommen ingerichte vliegtuigen. Deze bombardementsvliegtuigen moesten ingericht zijn voor het vervoeren van zware lasten, waartoe een groot draagvermogen en zwaar motorvermogen noodig waren. Van dien tijd dateert de invoer van meer dan één motor, daar een dergelijk hoogmotorvermogen niet in één motor kon worden gebouwd. Naast bovengeschetste soortindeeling kwam nog afhankelijk van de speciale bestemming een nadere indeeling van het verkenningsvliegtuig ; het bombardementsvliegtuig kende een indeeling voor dag- en nachtbombardement. Afhankelijk van het gebruik der vliegtuigen over land of boven water, werden vorengenoemde typen uitgevoerd met een landingsgestel voor landingen op het land (wielen) dan wel voor het neerstrijken op het water (drijvers).
Daar deze laatste constructie een vrij groote gewichtsvermeerdering beteekent — aan den anderen kant echter het voordeel heeft van gemakkelijke verwisselbaarheid van een der drijvers — ontstond een nieuwe constructie; de romp werd n.l. ingericht als drijvend bootlichaam. Daar de schroef dan echter te laag boven het water kwam, werd de motor als regel niet meer vóór in den romp, doch op een hooger gelegen punt, b.v. tusschen de vleugels, bevestigd. Ten einde zoowel landingen op het land als op het water mogelijk te maken, werd land- en watervliegtuig gecombineerd en ontstondhet amphibievliegtuig. Dit wordt verkregen door aan boot of drijvers wielen te bevestigen, die naar wensch door den bestuurder in werking kunnen worden gesteld voor het landen op het land, dan wel opgetrokken kunnen worden voor neerstrijken op het water. De water- of amphibie-vliegtuigen kunnen voor het bestrijden van zeeschepen speciaal worden ingericht als torpedo-vliegtuigen.
Resumeerende bestaan de volgende militaire typen: _ Landvliegtuigen.
1e. Twee-persoonsvliegtuigen, welke weder kunnen worden onderverdeeld in: a. voor verkenning op grooten afstand ; b. voor artillerie-verkenning ; c. Infanterie-vliegtuigen (gepantserd, bestemd voor het bestrijden van infanterie); d. Beschemingsvliegtuigen, welke de verkenningsvliegtuigen begeleiden, ten einde luchtaanvallen af te wenden.
2e. Jachtvliegtuigen kunnen ook voor 2 personen worden ingericht, heeten dan gevechtsvliegtuigen.
3e. Bombardementsvliegtuigen, bemand met verscheidene personen.
Watervliegtuigen: a. drijvervliegtuigen; b. vliegbooten, beide soorten weder onderverdeeld als voren aangegeven; bovendien nog torpedovliegtuigen.
Amphibie-vliegtuigen, veelal door hun zwaarder motorvermogen bestemd voor de hiervoren bedoelde verdeeling ad I, le a en d en ad I, 3e. Voor vlieginstructie zijn vliegtuigen ingericht met dubbele besturingsorganen; deze heeten leervliegtuigen. De militaire vliegtuigen worden voorzien van nationaliteitskenmerken, aangebracht op bovenkant van den bovenvleugel en onderkant van den ondervleugel, alsmede op zijkanten van den romp en richtingsroer.
Verkeersvliegtuigen. Na den oorlog werden de eerste symptomen van een burgerluchtvaart merkbaar. De mogelijkheid van vliegen was gebleken, aan den anderen kant ging van de vliegtuigindustrie een drang uit, haar productie, tot dusverre voor oorlogsdoeleinden gebruikt, voor vredesdoeleinden toe te passen. De eischen, aan civiele vliegtuigen te stellen, zijn uit den aard der zaak andere dan die, aan militaire gesteld. Naast betrouwbaarheid moeten eischen gesteld worden, betreffende een economisch gebruik. Dit laatste had bij den bouw van militaire vliegtuigen geen rol gespeeld. De eerste vliegtuigen voor burgerdoeleinden waren omgebouwde militaire vliegtuigen. De passagiersplaats werd gerieflijker ingericht; het draagvermogen voor bommen kwam beschikbaar voor het medevoeren van passagiers. De eerste exemplaren ontstonden in 1919.
Op deze manier was men echter op den verkeerden weg ; de vliegtuigindustrie legde zich dan ook toe op den bouw van speciale verkeersvliegtuigen; uiteraard werd hierbij gebruik gemaakt van de ervaringen, bij den bouw van vliegtuigen tot dusverre opgedaan. Van meermotorige vliegtuigen, die, naar men aanvankelijk meende, een grootere betrouwbaarheidscoëfficient opleverden, is men teruggekomen op toepassing van één motor, hetgeen economischer is en den bouw vereenvoudigt. In 1923 zijn dan ook veelal in gebruik verkeersvliegtuigen met één motor, die naast de bemanning een 7 a 10-tal passagiers kunnen vervoeren met een snelheid van 100 a 180 K.M. per uur. Onderzoekingen zijn gaande vliegtuigen te bouwen voor het vliegen op zeer groote hoogten (10.000 M.), waardoor aanzienlijk grootere snelheden kunnen worden bereikt. Dit probleem, hetgeen een vraagstuk op zichzelf vormt, heeft nog geen eindresultaten opgeleverd. In tegenstelling met het vliegen op hoogten van hoogstens 7000 M., moeten bijzondere voorzieningen worden getroffen om het verblijf onder de atmosferische invloeden op die grootere hoogten mogelijk te maken.
Regelingen en bepalingen voor de verkeersvliegtuigen (burgerluchtvaart) zijn opgenomen in de Internationale Luchtvaartconventie. Daarin is onder meer opgenomen de registratieteekens en kenmerken. Voor elke nationaliteit is een beginletter vastgesteld, terwijl de combinatie van letters daarop volgende, meestal om aan te geven, aan welke maatschappij het vliegtuig toebehoort, met een bepaalde letter moet beginnen. Naast verkeersvliegtuigen zijn nog in het leven geroepen, ook weer voor nietmilitaire doeleinden, de sportvliegtuig e n. Het zijn lichte vliegtuigen, gering motorvermogen, in staat om een of twee personen te vervoeren. Bij voldoende populariseering van de luchtvaart zullen zij wellicht door particulieren in gebruik worden genomen.
Motorlooze vliegtuigen. Reeds in het geschiedkundig overzicht werd melding gemaakt van de glijproeven van Otto Liliënthal, Pilcher, Chanute, Herring, de gebr. Wright, Ferbor en Nimföhr. Van de zweefvlucht wilden deze onderzoekers komen tot den bouw van het vliegtuig. Naderhand, in 1905, 1918 en later is het onderzoek in deze richting opnieuw levendig geworden. Vooral in Duitschland bestond hiervoor veel belangstelling, hetgeen voor een deel te wijten is aan het feit, dat de Duitschers, door de strenge bepalingen in het vredesverdrag opgenomen, zich niet meer op den bouw van vliegtuigen met motor konden toeleggen. Sinds de eerste onderzoekingen in 1866 en volgende jaren is het bestudeeren van de vogelvlucht door de uitvinding van betere meetinstrumenten, van de kinomatograaf aanzienlijk vergemakkelijkt en is de wetenschap omtrent de vogelvlucht aanmerkelijk vooruitgegaan. De vlucht van den vogel kan naar den vorm in de volgende 3 soorten verdeeld worden:
1e. die, waarbij de vogel met beide vleugels slaat;
2e. die, waarbij hij zweeft. Deze toestand ontstaat, wanneer de vogel voldoende hoogte en snelheid heeft, ophoudt met slaan, en met wijduitgespreide vleugels eenigen tijd als het ware over de luchtmoleculen glijdt;
3e. die, waarbij de vogel zeilt. Hierbij benutten zij, zonder noemenswaardigen spierarbeid te gebruiken, de verschillende stroomingen in den dampkring.
Beide laatstgenoemde vormen zijn voor toepassing bij het zeilvliegen van belang. Evenals bij de vogels onderscheid bestaat tusschen goede vliegers en glijders, en vogels, die maar korte vluchten kunnen maken, andere, die weer goede zeilers zijn, zoo bestaat er bij de motorlooze vliegtuigen ook een graduatie. Het is echter niet geheel mogelijk een scherpe afscheiding tusschen de soorten te maken. Min of meer zou onderstaande indeeling kunnen gelden: le. Zeilvliegtuigen; 2e. Glijvliegtuigen, welke door het lichaamsgewicht te veranderen worden gestuurd; 3e. Glijvliegtuigen, in bouw overeenkomende met „vliegtuigen”.
1. Zeilvliegtuigen zijn zoodanig geconstrueerd, dat zij werkelijk door luchtstroomingen een voorwaartsche en opwaartsche snelheid weten te verkrijgen. Men bereikt dit door elastische vleugels, vleugels naar vogelvorm, besturing met de vleugels. Het is begrijpelijk, dat dergelijke bouwvormen door onvolledige kennis der krachten, waarvan men gebruik wil maken, zeer groote constructie-eischen stellen, zoodat de ontwikkeling nog in een aanvangsstadium is. Besturing geschiedt door de draagvlakken; stuurorganen aan den staart zijn in het algemeen niet mogelijk, daar de optredende luchtstroomen, waarvan gebruik gemaakt is, bij den staart onvoldoende krachtig zijn om nog op stuurvlakken te werken ; de zeiler is dan reeds in een anderen luchtstroom. De groote moeilijkheid is de bouw van het draagvlak. Copieeren van den vogelvleugel is niet mogelijk; immers door spierbeweging kan de vogel zoowel invalshoek als profiel van den vleugel veranderen ; constructief is dit voor den mechanischen vleugel niet mogelijk; de sterkte zou daaronder lijden. Een voorbeeld is aangegeven in figuur 12.
2. Glijvliegtuigen, welke door het lichaamsgewicht worden bestuurd. Eenvoudige glijders, bevestigd aan de armen van den vlieger, werden reeds door Liliënthal e. a. gebruikt. Het zijn één- of tweedekkers (ook wel meer dan twee), die bestuurd worden door het lichaamsgewicht te verplaatsen. Ook worden zij welzoodanig gebouwd, dat de vlieger in liggenden stand het apparaat medevoert. Besturing met lichaamsgewicht is niet goed mogelijk, zoodat beweegbare stuurvlakken noodig zijn. Dit werd bereikt door de draagvlakken draaibaar te maken om een punt bij de schouders (fig. 13).
3. Een derde soort motorlooze vliegtuigen zijn glijders, die veel overeenkomst met vliegtuigen met motor hebben. Voorzien van hoogte-richtingsroer en evenwichtsklappen, zijn deze glijders bij voldoende snelheid in elke richting te sturen. Wel kan men in de vlucht gebruik maken van de beweging in den dampkring, doch in hoofdzaak berust de mogelijkheid tot vliegen op de potentieele energie van de zwaartekracht en van de aanvangssnelheid. Feitelijk is deze soort een combinatie van een zeil- en een glijvliegtuig. De practische waarde van zeil- en glijvliegtuigen is, naast de sportieve beteekenis ervan, ook deze, dat er nieuwe lijnen worden gevonden voor den vliegtuigbouw.
Tot dusverre werden nieuwe prestaties van vliegtuigen hoofdzakelijk gevonden in opvoeren van het motorvermogen. De bouw van motorlooze vliegtuigen streeft naar uiterst lichte constructie, zoodat door middel van de motorlooze vliegtuigen men kan komen tot den bouw van vliegtuigen met een lichten motor. Met andere woorden, er wordt nog meerdere ervaring opgedaan over economischen vliegtuigbouw. Vooral voor sportvliegtuigen is dit van veel belang; een motor van enkele paardekrachten is voldoende voor het vliegen van een dergelijk vliegtuig.
Bronnen. Vliegtechniek: Marchis, L’aéronautique pendant la guerre mondiale ; Neuman, Die deutschen Luftstreitkrãfte im Weltkriege ; Hirschauer, L’aviation de transport ; Eiffel, Nouvelles recherches sur la résistance de l’air et l’aviation ; Duchêne, Causeries techniques sans formules sur l’aéroplane; Jane, Ail the world’s aircraft ; Dr. Walter Georgi, Der Segelflug und seine Kraftquellen im Luftmeer ; Eisenlohr, Der motorlose Flug ; Flightinstructor, Practical Flying, Complete course of flying instruction. Techniek en aërodynamica : Lanchester, Aerial flight ; Bairstow, Applied Aerodynamics ; Jugde, Handbook of modern Aeronautics ; Anacker, Praxis des Flugzeugbaues ; Orain, Construction des Aéroplanes ; Rateau, Théorie des Hélices ; Handbuch der Flugzeugkunde, Herausgegeben von T. Wagenführ unter Mitwirkung des Reichsamtes für Luftund Kraftfahrwesen.
