Lotnictwo cywilne


Concorde - opis konstrukcji

Concorde wymagał zastosowania bardzo wielu innowacji.

Załoga

W kokpicie samolotu zasiadają 3 osoby - kapitan, pierwszy oficer oraz inżynier pokładowy.

Materiały

Mimo,iż na wysokości 18 000 m (Concorde lata tak wysoko, że z jego pokładu widać krzywiznę Ziemi!) panuje temperatura -57 oCelsjusza, na skutek tarcia kadłub samolotu oraz jego nos rozgrzewają się na tyle (kadłub do temp.+95 o Celsjusza, a nos do +127 o C), że niewiele materiałów lotniczych wytrzymuje taką temperaturę. Trzeba było zastosować w niektórych miejscach nawet stopy tytanu (choć większość konstrukcji wykonana jest ze stopów aluminium). Wymagało to również stworzenia nowych metod obróbki. Warto również dodać, że na skutek tych temperatur, kadłub samolotu "wydłuża się" w locie ponaddźwiękowym o ponad 20 cm.

Silniki

Dla Concorde firma Rolls-Royce wspólnie ze SNECMA specjalnie zaprojektowała silniki turboodrzutowe Rolls Royce/SNECMA Olympus 593-610. Concorde ma ich 4 (po 2 we wspólnych gondolach silnikowych).Na pułapie przelotowym silniki te są najwydajniejszymi na świecie. Zastosowano w nich wloty o zmiennej geometrii. Aby pokonać barierę Mach 1 (prędkość dźwięku), samolot wykorzystuje "dopalacze" w silnikach (reheat). Używane są one zarówno podczas startu, jak i pokonywania prędkości dźwięku (tj. od M=0.95 do M=1.7). Warto dodać, że na etapie projektowania rozważano wersje z 6, a nawet 8 silnikami, ostatecznie jednak zdecydowano się na 4.

Awionika



Kokpit samolotu - zdjęcie z airliners.net - wszelkie prawa zastrzeżone

Awionika Concorde wprowadziła wiele nowości. M.in. zastosowano technikę Fly-By-Wire, która w innych samolotach zastosowana została 15 lat później. Żeby ułatwić pracę załodze, w samolocie zastosowano pełny zestaw systemów autolotu. Samolot posiada 2 w pełni zintegrowane systemy sterowania lotem (autopiloty, zwane AFCS - Auto Flight Control System), system stabilizacji w powietrzu, 2 systemy automatycznego sterowania ciągiem silników oraz 2 niezależne systemy chwytu powietrza, oraz 3 komputery nawigacji bezwładnościowej INS. Concorde jest również przystosowany do automatycznego lądowania w warunkach kategorii 3A (widoczność: 200 m, DH [wysokość decyzji o lądowaniu] 15 ft [4,5 m]).
Samolot wyposażony jest w PFCU (Power Flying Control Units) - jednostki, które poruszają powierzchniami sterowymi. Concorde wyposażony jest w 3 PFCU pod każdym skrzydłem oraz 2 na stateczniku. Każda jednostka PFCU, zasilana hydraulicznie, steruje niezależnie jedną z 8 powierzchni sterowych (po 3 powierzchnie sterolotek na każdym skrzydle i 2 powierzchnie steru kierunku na ogonie).
Polecenia wydawane przez pilota - jak w przypadku systemu FBW Airbusa A320 - są wykrywane przez sensory samolotu i przekazywane jako sygnały elektryczne do PFCU. Concorde wyposażony jest w 2 kanały transmisji sygnałów elektronicznie (1 aktywny i 1 rezerwowy), oraz 1 system mechaniczny, przekazujący bezpośrednio ruchy kolumny sterowej do PFCU.
Autopilot Concorde posiadał nawet specjalny tryb TURB, który pomagał zachować stabilność samolotu (zwiększając tym samym komfort podróży) w strefie silnej turbulencji.

Limity autopilota

ParametrLimit
Minimalna wysokość włączenia:500 ft (150 m)
Automatyczne odłączenie:Kąt natarcia: 17.5°
Maksymalny kąt skrętu w locie poddźwiękowym:30°
Maksymalny kąt skrętu w locie naddźwiękowym:20°
Maksymalna szybkość wznoszenia:6000 ft/min (1800 m/min)

Concorde osiąga prędkość ponad Mach 1 tylko nad obszarem niezamieszkanym (tzn. nad lądem jest to zabronione). Zwykle, na trasie np. Londyn - Nowy Jork, samolot wznosił się po starcie do poziomu FL280 (ok. 8500 m) i utrzymywał go (i prędkość Mach 0.95) do czasu, gdy znalazł się nad wodą. Wtedy kapitan włączał dopalacze (Reheat) i samolot zaczynał się wznosić i pokonywać barierę dźwięku. W trakcie lotu wykorzystywano do maksimum systemy autolotu. Samolot w typowym rejsie zajmował wysokość pomiędzy FL500 - FL600 (15 200 - 18 300 m) i system wykorzystywał tryby autopilota MAX CLIMB/MAX CRUISE - priorytetem było utrzymywanie prędkości Mach 2.

Usterzenie

Concorde posiada usterzenie typu delta. Nie posiada statecznika poziomego, steru wysokości ani lotek. Jego powierzchnie sterowe to ruchome końcówki na końcach skrzydeł typu delta. W języku angielskim nazywa się to "elevons", jako połączenie "elevators" (steru wysokości) i "ailerons" (lotki), gdyż te powierzchnie sterowe łączą w sobie funkcje lotek i steru wysokości. 3 takie powierzchnie znajdują się na każdym skrzydle (2 zewnętrzne, 1 wewnętrzna)

Zakresy ruchu powierzchni sterowych:

PowierzchniaGóraDół
Ster kierunku (lewo/prawo):±30°
Sterolotki (elevons) używane do wznoszenia:15°17°
Sterolotki (elevons) wewnętrzne używane do skręcania: 14°14°
Sterolotki (elevons) zewnętrzne używane do skręcania: 20°20°
Maksymalny zakres ruchu - sterolotka (elevon) wewnętrzna: 19°19°
Maksymalny zakres ruchu - sterolotka (elevon) zewnętrzna: 23.5°23.5°

System paliwowy

System paliwowy samolotu spełnia kilka funkcji. Paliwo (przechowywane w 13 zbiornikach) zostało wykorzystane jako czynnik chłodzący. Dodatkowy zbiornik w usterzeniu ogonowym służy do regulacji położenia środka ciężkości. Zespół pomp przetłacza paliwo między zbiornikami, zapewniając odpowiednie wyważenie samolotu. Lot ponaddźwiękowy wymaga przepompowania paliwa do tyłu (tzw. aft transfer), natomiast przed lotem poddźwiękowym przepompowuje się paliwo z powrotem do przodu.

Klimatyzacja

W Concorde zadbano również o lekki zefirek... Samolot posiada bardzo dobrze skonstruowany układ klimatyzacyjny. Czynnikiem chłodzącym jest paliwo. Przewody instalacji klimatyzacyjnej znajdują się pod podłogą. Na wysokości przelotowej zapewnia to komfort nie mniejszy niż w Jumbo - wysokości nie grają roli. Ciśnienie utrzymywane w kabinie odpowiada temu na wysokości 1700 m.

Nos samolotu

Concorde - poprzez usterzenie typu delta i brak klap - wymaga podchodzenia do lądowania na dużych kątach natarcia. Przyb małych prędkościach samolot znajduje się więc pod dużym kątem, co ogranicza widoczność pilotom. Dlatego samolot posiada ruchomy nos. Przed startem piloci opuszczają go do pozycji 5°, aby mieć lepszą widoczność pasa startowego. Na wysokości przelotowej nos "wyprostowuje się", zakrywając również ruchomą przyłbicę. Przed rozpoczęciem podejścia do lądowania, nos opuszcza się ponownie do 5°, natomiast końcowa faza podejścia (ponieważ Concorde podchodzi do lądowania pod kątem natarcia znacznie większym niż zwykłe odrzutowce) wymaga opuszczenia nosa do pozycji 12,5°, aby zapewnić pilotom lepszą widoczność. Opuszczany dziób jest dziełem firmy Marshalls z Cambridge.

Podwozie samolotu

Zaprojektowanie zespołu przedniego podwozia zlecono firmie Hispano, podczas gdy projektem podwozia głównego zajęła się firma Messier-Dowty. Podwozie główne samolotu (każdy wózek składa się z 4 kół) chowa się do wewnątrz, zaś podwozie przednie (dwukołowe) - ku przodowi. Podwozie samolotu wyposażono również w dodatkowe podwozie w części ogonowej.
Ponieważ jak wspomniałem, kąt natarcia Concorde podczas lądowania jest znaczny, podwozie to (dwukołowe) to ma zapobiegać ewentualnemu uderzeniu ogona o pas startowy. Co ciekawe, także podwozie główne jest "specyficzne", gdyż przed schowaniem podwozia, goleń jest "skracana", inaczej nie zmieściłaby się w przeznaczonym na nią miejscu w kadłubie.
Jeśli chodzi o podwozie, warto jeszcze dodać, iż wewnątrz kół zamontowano wentylatory, które ochładzają hamulce po lądowaniu.

Hydraulika

Concorde wyposażony jest w 3 systemy hydrauliczne, uzyskujące 4000 psi (w większości samolotów system osiąga 3000 psi). Systemy "zielony" (GREEN) i "niebieski" (BLUE) to systemy podstawowe, podczas gdy "żółty" (YELLOW) to system rezerwowy. Concorde wyposażono również w turbinę awaryjną powietrza naporowego RAT (Ram Air Turbine).

Concorde wersja B

Ze względu na małe zapotrzebowanie, produkcja Concorde zakończyła się na egzemplarzu 216 (G-BOAF). Szkoda, bo egzemplarz kolejny, 217, miał być samolotem o zmienionej i ulepszonej konstrukcji. Co więcej, gdyby wprowadzono go do eksploatacji, można by z dużym prawdopodobieństwem założyć, że samolot odniósłby większy sukces. Co cechowało "Concorde B"? Po pierwsze,samolot miał mieć silniki o mocy większej o 25% (co pozwalało wyeliminować dopalacze, a więc i drastycznie zmniejszało zużycie paliwa). Samolot miał mieć też przeprojektowane skrzydło, sloty na krawędzi spływu skrzydeł oraz zwiększoną pojemność zbiorników paliwa, co pozwalałoby na zwiększenie zasięgu Concorde nawet do 8 000 km!

Więcej szczegółów

Bardzo dokładny opis całej konstrukcji samolotu (w języku angielskim) znajduje się na stronie HERITAGE CONCORDE