Samoloty domowej produkcji - Homebuilt aircraft
Samoloty domowe , zwane również samolotami amatorskimi lub samolotami typu kit , są budowane przez osoby, dla których nie jest to działalność zawodowa. Samoloty te mogą być konstruowane „od zera”, z planów lub z zestawów montażowych.
Przegląd
W Stanach Zjednoczonych , Brazylii , Australii , Nowej Zelandii i RPA samoloty budowane w warunkach domowych mogą być licencjonowane jako eksperymentalne zgodnie z FAA lub podobnymi lokalnymi przepisami. Z pewnymi ograniczeniami, konstruktorzy samolotu musieli zrobić to dla własnej edukacji i rekreacji, a nie dla zysku. W USA główny budowniczy może również ubiegać się o certyfikat mechanika dla tego płatowca. Certyfikat mechanika umożliwia posiadaczowi samodzielne wykonanie i podpisanie większości prac konserwacyjnych, napraw i przeglądów.
Alberto Santos-Dumont jako pierwszy zaoferował darmowe plany konstrukcyjne, publikując rysunki swojego Demoiselle w wydaniu Popular Mechanics z czerwca 1910 roku. Pierwszym samolotem oferowanym do sprzedaży jako plany, a nie gotowy płatowiec, był Baby Ace pod koniec lat 20. XX wieku.
Homebuilt samolot zyskał popularność w Stanach Zjednoczonych w 1924 roku wraz z rozpoczęciem Narodowych Air Races , które odbyło się w Dayton , Ohio . Wyścigi te wymagały samolotów z ładunkiem użytkowym 150 funtów (68 kg) i silnikami o pojemności 80 cali sześciennych lub mniej, a w konsekwencji ograniczeń klasowych większość była zbudowana amatorsko. Lata po transatlantyckim locie Charlesa Lindbergha przyniosły szczyt zainteresowania w latach 1929-1933. W tym okresie wielu projektantów samolotów, konstruktorów i pilotów było samoukami, a wysoki wskaźnik wypadków spowodował publiczne potępienie i zwiększenie regulacji dotyczących budownictwa amatorskiego. Powstałe federalne standardy dotyczące projektowania, inżynierii, analizy naprężeń, wykorzystania sprzętu o jakości samolotu i testowania samolotów położyły kres budowaniu amatorów, z wyjątkiem niektórych dziedzin specjalistycznych, takich jak wyścigi. W 1946 Goodyear ponownie uruchomił National Air Races, w tym klasę samolotów napędzanych silnikami o pojemności 200 cali sześciennych i mniejszych. Klasa karłowatych rajdowców rozprzestrzeniła się na cały kraj w Stanach Zjednoczonych, co doprowadziło do wezwania do przyjęcia akceptowalnych standardów, które umożliwiłyby rekreacyjne wykorzystanie samolotów budowanych amatorsko. W połowie lat pięćdziesiątych zarówno Stany Zjednoczone, jak i Kanada po raz kolejny zezwoliły na samoloty budowane amatorsko zgodnie z określonymi standardami i ograniczeniami.
Domowe samoloty to zazwyczaj małe, od jednego do czterech miejscowych samolotów sportowych, które wykorzystują proste metody konstrukcji. Drewniane lub metalowe ramy pokryte tkaniną i sklejka są powszechne w konstrukcji samolotu, ale coraz częściej stosuje się włókno szklane i inne kompozyty, a także całkowicie aluminiowe techniki konstrukcyjne, techniki po raz pierwszy zapoczątkowane przez Hugo Junkersa już pod koniec I wojny światowej . Silniki są najczęściej takie same lub podobne do silników stosowanych w certyfikowanych statkach powietrznych (takich jak Lycoming , Continental , Rotax i Jabiru ). Mniejsza część homebuilts użyciu przekształcone samochodowe silniki, z Volkswagen chłodzonych płaskich 4S , Subaru -na silnik chłodzony cieczą, Mazda Wankla oraz Chevrolet Corvair silniki sześciocylindrowym są najpowszechniejsze. Stosowanie silników samochodowych pomaga obniżyć koszty, ale wielu konstruktorów preferuje dedykowane silniki lotnicze , które są postrzegane jako mające lepsze osiągi i niezawodność. Inne silniki, które były używane, to silniki do pił łańcuchowych i motocykli .
Połączenie kosztów i sporów sądowych , zwłaszcza w połowie lat 80., zniechęciło producentów lotnictwa ogólnego do wprowadzania nowych projektów i doprowadziło do tego, że samoloty zbudowane w domu przewyższają sprzedaż samolotów produkowanych fabrycznie o pięć do jednego. W 2003 r. liczba domów wyprodukowanych w Stanach Zjednoczonych przekroczyła liczbę wyprodukowanych przez jednego certyfikowanego producenta.
Historia
Historia samolotów budowanych amatorsko sięga początków lotnictwa. Nawet jeśli bracia Wright , Clément Ader , i ich następcy mieli na uwadze cele komercyjne , pierwsze samoloty konstruowali pasjonaci, których celem było latanie.
Wczesne lata
Wraz z uprzemysłowieniem towarzyszącym I wojnie światowej lotnictwo zrobiło krok naprzód . W okresie powojennym producenci musieli znaleźć nowe rynki zbytu i wprowadzić modele przeznaczone do turystyki. Jednak te maszyny były dostępne tylko dla bardzo bogatych.
Wiele amerykańskich samolotów zaprojektowanych i zarejestrowanych w latach dwudziestych XX wieku uznano za „eksperymentalne” przez (ówczesny) CAA, zgodnie z tą samą rejestracją, na podstawie której nowoczesne samoloty domowe otrzymują specjalne świadectwa zdatności do lotu . Wiele z nich było prototypami, ale projekty takie jak pierwszy projekt Bernarda Pietenpola z 1923 roku były jednymi z pierwszych samolotów zbudowanych w domu. W 1928 Henri Mignet opublikował plany swojego HM-8 Pou-du-Ciel , podobnie jak Pietenpol dla swojego Air Campera . Pietenpol zbudował później fabrykę, aw 1933 zaczął tworzyć i sprzedawać częściowo skonstruowane zestawy lotnicze.
W 1936 roku we Francji powstało stowarzyszenie amatorów lotnictwa. Zaczęło pojawiać się wiele typów samolotów amatorskich, a w 1938 r. zmieniono prawodawstwo, aby zapewnić Certificat de navigabilité restreint d' aéronef ( CNRA , " zastrzeżony certyfikat eksploatacyjny dla statków powietrznych "). W 1946 roku narodziło się Stowarzyszenie Ultralekkich Samolotów, które w 1952 przekształciło się w Popularne Stowarzyszenie Latające w Wielkiej Brytanii , a następnie w 1953 przez Stowarzyszenie Eksperymentalnych Samolotów (EAA) w Stanach Zjednoczonych i Stowarzyszenie Lotnictwa Sportowego w Australii .
Termin „budowanie domu” stał się popularny w połowie lat pięćdziesiątych, kiedy założyciel EAA Paul Poberezny napisał serię artykułów dla magazynu Mechanix Illustrated, w których wyjaśniał, jak można kupić zestaw planów i zbudować własny samolot w domu. W 1955 r. Poberezny współtworzył wraz z Robertem D. Blackerem pierwszy program pomocy młodzieżowej EAA, Project Schoolflight , który wprowadził „ budowanie domu” na zajęcia artystyczne w szkołach średnich w całych Stanach Zjednoczonych. Artykuły Mechanix Illustrated firmy Poberezny zyskały światowe uznanie, a koncepcja budowy domów samolotów nabrała rozpędu.
Technologia i innowacja
Aż do późnych lat pięćdziesiątych budowniczowie utrzymywali się głównie przy projektowaniu z drewna i płótna oraz stali z rur i płótna. Bez ograniczeń prawnych, z jakimi borykają się producenci samolotów produkcyjnych, producenci domów wprowadzili innowacyjne projekty i techniki konstrukcyjne. Burt Rutan wprowadził projekt canard do świata budownictwa domowego i był pionierem w stosowaniu konstrukcji kompozytowych. Konstrukcja metalowa kitplanów została przeniesiona na nowy poziom przez Richarda VanGrunsvena w swojej serii RV . Wraz z poprawą zaawansowania zestawów, takie elementy jak autopiloty i bardziej zaawansowane przyrządy nawigacyjne stały się powszechne.
Spory sądowe w latach 70. i 80. spowodowały stagnację na rynku małych samolotów, zmuszając pozostałe firmy do zachowania starszych, sprawdzonych konstrukcji. W ostatnich latach mniej restrykcyjne przepisy dotyczące budownictwa domowego umożliwiły wielu producentom opracowanie nowych i innowacyjnych projektów; wiele z nich może przewyższać certyfikowane samoloty produkcyjne w swojej klasie.
Przykładem wysokiej klasy domowej konstrukcji jest firma Lancair , która opracowała szereg wysokowydajnych zestawów. Najmocniejszy jest Lancair Propjet , czteromiejscowy zestaw z kabiną ciśnieniową i silnikiem turbośmigłowym , poruszający się na 24 000 stóp (7300 m) i 370 węzłach (425 mph, 685 km/h). Chociaż samoloty takie jak ten są uważane za „zbudowane w domu” ze względów prawnych, zazwyczaj są one budowane w fabryce przy pomocy kupującego. Pozwala to firmie sprzedającej zestawy uniknąć długiego i kosztownego procesu certyfikacji, ponieważ pozostają one zbudowane przez właściciela zgodnie z przepisami. Jeden z terminów stosowanych do tej koncepcji jest powszechnie określany jako „Zasada 51%”, która wymaga, aby budowniczowie wykonali większość produkcji i montażu, aby otrzymać Certyfikat Zdatności do Lotu jako samolot zbudowany amatorsko.
Od lat 70. zbudowano niewielką liczbę kitplanów odrzutowych, w tym maleńki Bede Aircraft BD-5J .
Przyszłe trendy
Prezes Stowarzyszenia Przemysłu Samolotów i Zestawów Lotniczych Van's (AKIA) Dick VanGrunsven został zapytany o przyszłość przemysłu lotniczego w szeroko zakrojonym wywiadzie w magazynie KitPlanes w grudniu 2012 r.:
cytat|Nie spodziewam się dramatycznych zmian w branży w ciągu najbliższych pięciu lat. Dziesięć lat; kto wie – jest to zbyt zależne od cen paliw, polityki FAA itp. Ogólnie myślę, że nasza branża będzie nadal dojrzewać, szczególnie, że AKIA odnosi sukcesy w rozwoju i ma pozytywny wpływ na profesjonalizm członków branży i budowniczych/ pilotów swoich produktów. W trosce o ceny paliwa możemy zaobserwować trend w kierunku samolotów o mniejszej mocy, przeznaczonych raczej do czysto sportowych lotów niż trend w kierunku samolotów terenowych, co było normą w ciągu ostatnich 30 lat. Spodziewam się, że pod koniec tego okresu mogą pojawić się pewne przedsięwzięcia projektowe dotyczące samolotów z napędem elektrycznym, ale tylko wtedy, gdy technologia akumulatorów znacznie się poprawi. Możemy zobaczyć więcej domów typu motoszybowce, związanych zarówno z wysokimi cenami paliwa, jak i pojawiającą się technologią napędu elektrycznego.
To, co robimy w Van's, może odzwierciedlać niektóre z powyższych myśli. Niestety nie widzę potencjału wzrostu, jaki był w latach 80. i 90. XX wieku. Wydaje się, że istnieje coraz mniejsza baza pilotażowa, z której można wyciągnąć ludzi do budowania zestawów. Dodatkowo, wraz ze zmianami demograficznymi, prawdopodobnie maleje zainteresowanie lub zdolność do podejmowania budowy samolotów jako rozrywki. Mamy nadzieję, że inicjatywy EAA i AOPA mające na celu zainteresowanie większą liczbą osób nauką latania pomogą stworzyć większy rynek dla naszych samolotów.
Rynki wschodzące, takie jak Chiny i Indie, mogą również zwiększyć popyt na nasze produkty, ale zanim mali gracze, tacy jak my, będą mogli skorzystać, trzeba będzie stworzyć całą infrastrukturę. }}
Materiały budowlane
Domowe samoloty mogą być wykonane z dowolnego materiału, który jest wystarczająco lekki i wytrzymały do lotu. Kilka typowych metod konstrukcyjnych jest szczegółowo opisanych poniżej.
Drewno i tkanina
Jest to najstarsza konstrukcja, jaką widziano w pierwszym samolocie i stąd najbardziej znana. Z tego powodu stowarzyszenia samolotów amatorskich będą miały więcej specjalistów do tego typu statków niż do innych.
Najczęściej stosowanymi rodzajami drewna są świerk sitkajski i daglezja , które charakteryzują się doskonałym stosunkiem wytrzymałości do masy. Drewniane elementy konstrukcyjne łączone są za pomocą kleju, najczęściej epoksydowego . W przeciwieństwie do technik budowy drewna stosowanych w innych zastosowaniach, praktycznie wszystkie drewniane złącza w samolotach są prostymi złączami doczołowymi z wstawkami ze sklejki . Stawy mają być silniejsze niż członki. Po ukończeniu konstrukcji samolot jest pokryty tkaniną lotniczą (zazwyczaj poliester lotniczy ). Zaletą tego typu konstrukcji jest to, że nie wymaga skomplikowanych narzędzi i sprzętu, ale pospolitych przedmiotów, takich jak piła, strugarka, pilnik, papier ścierny, zaciski.
Przykłady amatorskich projektów z drewna i tkanin obejmują:
- Klasyczny Pietenpol Air Camper , domowy budowany od lat 20. XX wieku
- Bowers Fly niemowląt , o monoplan nisko-wing, który jest bardzo popularny od 1960 roku
- Ison Minimax
Mieszanka drewna/kompozytu
Ostatnim trendem są samoloty z drewna kompozytowego. Podstawowym materiałem nośnym nadal jest drewno, ale łączy się je z pianką (na przykład w celu zwiększenia odporności na wyboczenie poszycia sklejki nośnej) i innymi materiałami syntetycznymi, takimi jak włókno szklane i węglowe (w celu lokalnego zwiększenia modułu konstrukcji nośnych, takich jak dźwigary czapki itp.).
Przykłady projektów z drewna kompozytowego obejmują:
- Projekt eksperymentalnego samolotu Ibis , zaprojektowany przez Rogera Junqua
- Seria KR domów zbudowanych przez Kena Rand
- PIK-26 zaprojektowany przez Kai Mellen
Metal
Samoloty zbudowane z metalu wykorzystują podobne techniki jak bardziej konwencjonalne samoloty budowane fabrycznie. Mogą być trudniejsze do zbudowania, wymagając cięcia metalu, kształtowania metalu i nitowania, jeśli buduje się z planów. Dostępne są zestawy „szybkobudowlane”, w których najczęściej wykonuje się cięcie, kształtowanie i wiercenie otworów, wymagające jedynie wykończenia i montażu. Takie zestawy są również dostępne dla innych typów konstrukcji samolotów, zwłaszcza kompozytowych.
Istnieją trzy główne typy konstrukcji metalowych: blacha aluminiowa , rura aluminiowa i spawana rura stalowa . Konstrukcje rurowe są pokryte tkaniną lotniczą , podobnie jak drewniane samoloty.
Przykłady samolotów amatorskich opartych na metalu obejmują:
- Murphy Moose , Rebel , Super Rebel i Maverick , wyprodukowany przez Murphy Aircraft
- Vans RV-4 , RV-8 , RV-10 i inne modele produkowane przez VAN Aircraft , są najbardziej popularne metalu homebuilt samolot
- Zenith CH601 Zodiac Chrisa Heintza i rodzina dwumiejscowych samolotów kitowych Zenith STOL CH701
- ARV Super2 ma konwencjonalne skrzydła, kadłub i empanage, ale w kabinie jest monococque o „Supral” Zgrzewania stopu
Złożony
Konstrukcje z materiałów kompozytowych są wykonane z tkaniny o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie (zazwyczaj włókna szklanego lub włókna węglowego lub czasami Kevlaru ) połączonego z tworzywem konstrukcyjnym (zwykle epoksydowym , chociaż w niektórych samolotach stosuje się winylester ). Tkanina jest nasycona tworzywem strukturalnym w postaci płynnej; gdy tworzywo sztuczne utwardzi się i stwardnieje, część zachowa swój kształt, zachowując jednocześnie właściwości wytrzymałościowe tkaniny.
Dwa podstawowe typy samolotów kompozytowych to formowane kompozyty, w których główne struktury, takie jak poszycia skrzydeł i połówki kadłuba, są przygotowywane i utwardzane w formach, oraz bezformowe, gdzie kształty są wycinane z pianki, a następnie pokrywane włóknem szklanym lub węglowym.
Zaletami tego typu konstrukcji są gładkie powierzchnie (bez oporu nitów), możliwość wykonywania złożonych krzywizn oraz możliwość umieszczania włókna szklanego lub włókna węglowego w optymalnych pozycjach, orientacjach i ilościach. Wady to konieczność pracy z produktami chemicznymi oraz niska wytrzymałość w kierunkach prostopadłych do włókien. Kompozyty zapewniają doskonałą wytrzymałość w stosunku do ich wagi. Sztywność materiału zależna od kierunku (w przeciwieństwie do równej we wszystkich kierunkach, jak w przypadku metali) pozwala na zaawansowane „elastyczne dopasowanie” części kompozytowych.
Przykłady rzemiosła amatorskiego wykonanego z materiałów kompozytowych obejmują:
- Projekty Canard, takie jak VariEze i Long EZ zaprojektowane przez Burta Rutana
- Popychacz śmigło Cirrus VK-30 zaprojektowany przez Jeffa Viken i braci Klapmeier
- Europa XS rodzina brytyjskich dwa place jednopłat zaprojektowany przez Ivan Shaw
- Seria Glasair I , II i III wysokowydajnych domów mieszkalnych zaprojektowanych przez Toma Hamiltona
Bezpieczeństwo
Wyniki bezpieczeństwa domów zbudowanych w domu nie są tak dobre, jak certyfikowane samoloty lotnictwa ogólnego . W Stanach Zjednoczonych w 2003 roku samoloty budowane amatorsko doświadczyły 21,6 wypadków na 100 000 godzin lotu; ogólny wskaźnik wypadków w lotnictwie ogólnym w tym roku wyniósł 6,75 na 100 000 godzin lotu.
Wskaźnik wypadków samolotów zbudowanych w domu w USA od dawna jest przedmiotem troski Federalnej Administracji Lotnictwa . Na Sun 'n Fun 2010 administrator FAA Randy Babbitt powiedział, że budowa domów „stanowi 10 procent floty GA, ale 27 procent wypadków. ”. W USA szkolenie w locie , w tym podstawowe szkolenie w locie, może być prowadzone na samolocie zbudowanym przez właściciela od dowolnego instruktora, który chce przeprowadzić takie szkolenie.
Badanie opublikowane w 2012 r. przez amerykańską Narodową Radę ds. Bezpieczeństwa Transportu wykazało, że samoloty domowe w USA mają 3-4 razy wyższy wskaźnik wypadków niż reszta floty lotnictwa ogólnego . Prawie 10% wypadków przy budowie domów miało miejsce podczas pierwszego lotu, a 9% wypadków miało miejsce w sprzedanych samolotach podczas pierwszego lotu nowego właściciela. Badanie wykazało również, że awarie zespołów napędowych i wypadki związane z utratą kontroli podczas lotu były znacznie wyższe niż te same wskaźniki w przypadku certyfikowanych statków powietrznych.
Przepisy lotnicze większości krajów wymagają, aby samoloty amatorskie były fizycznie oznaczone jako takie (na przykład w Wielkiej Brytanii musi być wyświetlane „Ostrzeżenie dla pasażerów – ten samolot… jest zbudowany amatorsko”), a dodatkowe testy w locie są zwykle wymagane przed pasażerami (którzy sami nie są pilotami ) mogą być przewożone.
Kultura
Największymi pokazami lotniczymi na świecie są doroczne pokazy lotnicze EAA AirVenture Oshkosh organizowane przez Experimental Aircraft Association w Oshkosh w stanie Wisconsin , które odbywają się na przełomie lipca i sierpnia. Inne coroczne imprezy to Sun N' Fun Fly-In, który odbywa się wczesną wiosną w Lakeland na Florydzie oraz Northwest EAA Fly-In w Arlington w stanie Waszyngton . Wydarzenia te nazywane są lotami, ponieważ wiele osób wlatuje swoimi domami i innymi samolotami na lotnisko, na którym odbywa się pokaz, często biwakując tam przez cały czas. Oba wydarzenia trwają tydzień. Starty i lądowania na tych wystawach liczą się w tysiącach.
Zobacz też
- Proces projektowania samolotów
- Ultralekki
- Specjalne świadectwo zdatności do lotu
- Heathkit
- Zestaw samochodowy
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Stowarzyszenie Eksperymentalnych Statków Powietrznych (EAA)
- Light Aircraft Association , organ reprezentujący w Wielkiej Brytanii samoloty amatorskie.
- Okólnik doradczy FAA 20-27G: Certyfikacja i eksploatacja samolotów amatorskich