Літа́к (застар. аеропланАероплан // ВУЕ) — літальний апарат важчий за повітря для польотів в атмосфері за допомогою двигуна та нерухомих крил (крила). Літак здатний переміщуватися з високою швидкістю (летіти), використовуючи підіймальну силу крила і тягу двигуна. Нерухоме крило відрізняє літак від махольота, а наявність двигуна — від планера.
У літаках підіймальна сила — під час його руху вперед, створюється за допомогою відхилення зустрічного повітряного потоку, на крилах (з відповідним профілем і кутом атаки). Завдяки відхиленню, напливному повітрю надається імпульс, спрямований вертикально вниз. Згідно з першим законом Ньютона, ця зміна напрямку потоку донизу, вимагає постійної протидійної сили. Відповідно до третього закону Ньютона (дія та реакція), на крило впливає рівна та протилежно спрямована сила — підіймальна сила.
Історія літаків
Видатний італійський винахідник Леонардо да Вінчі (1452—1519) ще 1505 року написав трактат «Кодекс про політ птахів», який складається з 18 аркушів. У ньому на основі вивчення польоту птахів він запропонував проєкт літального апарата — прообраз сучасного дельтаплана.
1799 року Джордж Кейлі (1773—1857) висунув концепцію планера з нерухомим крилом. Один з піонерів авіації Отто Лілієнталь (1848—1896) розробив, побудував і випробував одинадцять планерів, на яких зробив понад 2 тисячі польотів.
Слово «авіація» (від латинського «avis», що означає «птах», і суфікса «atio») вперше вжив Габріель де ла Лаландель 1863 року, у книжці «Авіація або повітряна навігація без повітряної кулі», в якій розповідається про спроби Жан-Марі Ле Брі злетіти на пристрої важчому за повітря.
Перші спроби побудувати літак робилися ще в XIX столітті, зокрема умовний літак із паровим двигуном було виготовлено у 1882—1885 роках, російським інженером Можайським (1825—1890). Проте жодна з цих конструкцій не змогла здійнятися у повітря. Причинами цього були: дуже велика вага та непристосованість тодішніх двигунів (парових машин) до умов авіації, відсутність теорії польоту через що літаки будувалися «навмання», нестача інженерного досвіду у багатьох піонерів авіації.
Першим літаком, на якому люди змогли відірватися від землі та зробити горизонтальний політ, став «Флаєр», побудований братами Орвіллом і Вілбером Райт у США. Перший відомий політ літака в історії людства, було здійснено 17 грудня 1903 року. «Флаєр» протримався у повітрі 59 секунд і пролетів 260 метрів. Винахід Райтів було офіційно визнано найпершим у світі літальним апаратом важчим за повітря, який здійснив пілотований політ із застосуванням двигуна.
Їхній апарат був біпланом типу «качка» — пілот розміщувався на нижньому крилі, стерно напрямку ззаду, стерно висоти спереду. Дволонжеронні крила було обшито тонким небіленим мусліном. Двигун «Флаєра» був чотиритактний, зі стартовою потужністю 16 кінських сил і важив всього 80 кг.
Апарат мав два дерев'яні гвинти. Замість колісного шасі Райти використовували стартову катапульту, що складалася з пірамідальної башти та дерев'яної напрямної рейки. Привід катапульти здійснювався за допомогою масивного вантажу що падав, пов'язаного з літаком тросом через систему спеціальних блоків.
У царській Росії прикладний розвиток авіації затримався через зосередження уряду на створенні повітроплавних літальних апаратів. Ґрунтуючись на прикладі Німеччини, російське військове керівництво робило ставку на розвиток дирижаблів та аеростатів для армії і не оцінило своєчасно передбачувані можливості нового винаходу — літака.
Свою негативну роль щодо літальних апаратів, важчих за повітря, зіграла й історія з «Аеромобілем» В. У. Татарінова. Винахідник нібито 1909 року одержав 50 тисяч рублів від Військового міністерства для побудови вертольота. Крім того, було багато пожертвувань від приватних осіб. Ті, хто не міг допомогти грошима, пропонували безкоштовно власну працю для втілення задуму розробника. Царська Росія покладала великі надії на цей винахід, але задум завершився повним провалом. Досвід і знання Татарінова не відповідали складнощам поставленого завдання, і великі гроші було викинуто на вітер. Цей випадок негативно вплинув на долі багатьох цікавих авіаційних проєктів — російські винахідники не могли більше добитися державних субсидій.
Царський уряд 1909 року нарешті виявив цікавість до літаків. Було вирішено відхилити пропозицію братів Райт про покупку їх винаходу і будувати літаки власними силами. Розробляти літаки доручили офіцерам-повітроплавцям М. А. Агапову, Би. У. Голубєву, Би. Ф. Гебауєру і А. І. Шабському. Вирішили будувати тримісні літаки різних типів, щоби згодом обрати найвдаліший. Ніхто з розробників не лише не літав на літаках, але навіть не бачив їх наяву. Через це, не доводилося дивуватися, що літаки зазнавали аварії, ще під час пробіжок землею.
Україна 1899 року в Києві розпочався рух за створення п'ятого, повітроплавного відділення Київського політехнічного інституту, який очолив один з найзавзятіших прихильників авіації професор Микола Андрійович Артем'єв. З його ініціативи в 1905—1906 роках при Механічному гуртку політехнічного інституту, була утворена Повітроплавна секція. Почесним головою секції став професор Степан Тимошенко. А вже 1909 року було засновано Київське товариство повітроплавання, де розробляли проєкти літальних апаратів, будували і випробовували їх.
1908 року в Одесі було засновано перший на теренах України аероклуб, президентом якого від 1910 року був місцевий підприємець Артур АнатраВ. Каменев. «Взлёт с ипподрома» , Москва — Пересыпь (сборник), котрий видавав ілюстрований журнал «Зоря авіації». Там були авіаційні майстерні де з 1910 року на приватні замовлення виготовлялися ліцензійні копії літаків французьких конструкцій.
1909 року, українським благодійником, авіаконструктором і підприємцем Федором Терещенком на теренах маєтку Федора Федоровича Терещенка в селищі Червоне (Житомирщина) був споруджений авіаційний завод (авіамайстерні) з аеродромом, на якому було розроблено та випущено кілька літаків, за участю видатного майбутнього українського авіаконструктора — випускника Київської політехніки Дмитра Григоровича.
Вже з 1910 року, у Києві існувало Куренівське цивільне летовище, побудоване також зусиллями Федора Терещенка, де виконувалися польоти аеропланів.
Перші успіхи авіації, що відбулися на теренах України, сталися 1910 року. 4 червня, професор Київського політехнічного інституту князь Олександр Кудашев пролетів декілька десятків метрів на літаку-біплані власної конструкції. 16 червня молодий київський авіаконструктор Ігор Сікорський уперше здійняв у повітря власний літак, а ще за три дні відбувся політ літака інженера Якова Гаккеля незвичайної на той час схеми — біплан із фюзеляжем (бімоноплан).
Військові літаки Перша світова війна стала випробувальним полігоном для використання літака як зброї. Літаки, які спершу показали свої можливості як рухомі спостережні пункти, згодом проявили себе як бойові машини, здатні завдавати втрат противнику. Найперша відома повітряна перемога з синхронним кулеметним винищувачем, була здобута 1915 року, німецьким лейтенантом «Люфтштрайткрафте» Куртом Вінтгенсом. З'явилися бойові аси; найбільшим (за кількістю перемог у повітряних боях) був Манфред фон Ріхтгофен.
Після Першої світової війни авіатехніка продовжувала розвиватися. Алкок і Браун вперше перетнули Атлантику без зупинки 1919 року. Найперші міжнародні комерційні рейси відбулися між Сполученими Штатами і Канадою 1919 року.
Літаки брали участь у всіх основних битвах Другої світової війни. Вони були важливою складовою військової стратегії того часу, як-от німецький бліцкриг, битва за Британію, та американські й японські авіаносні кампанії під час війни на Тихому океані.
Проєктування та виготовлення Більшість літаків компанії будують заради виробництва їх для користувачів у великій кількості. Проєктування та розробка, разом з випробуванням на безпеку, може тривати до чотирьох років для невеликих турбогвинтових літаків, або довше — для великих літаків.
Спочатку, розробляється технічне завдання в якому встановлюється призначення (мета застосування) та визначаються необхідні експлуатаційні характеристики літака. Потім компанія-розробник розробляє конструкторську документацію, виконує теоретичні розрахунки, моделювання, випробування в аеродинамічній трубі зменшеної копії літака для вибору кращої аеродинаміки конструкції зовнішньої частини літака, зокрема використовує досвід для передбачення поведінки літака. Компанії-розробники застосовують комп'ютери для креслення, планування та початкового моделювання літака.
Коли проєкт проходить крізь ці процеси, компанія створює обмежену кількість прототипів для випробування на землі (наприклад статичні випробування) та у повітрі (скажімо, підтвердження-уточнення льотних характеристик). Перший політ часто здійснюють представники авіаційної керівної установи (льотчики-випробувачі). Льотні випробування тривають, поки літак не відповідатиме усім вимогам. Потім керівне державне агентство авіації країни дозволяє компанії почати виробництво.
В Україні, це Державна авіаційна служба, а у Сполучених Штатах цим агентством, є Федеральна авіаційна адміністрація (FAA). У Європейському Союзі, це Європейське агентство з авіаційної безпеки (EASA); у Великій Британії це Управління цивільної авіації (CAA). У Канаді державним агентством, відповідальним за кількісне виробництво літаків, є Управління цивільної авіації Канади.
Коли деталь або складник треба з'єднати за допомогою зварювання, майже для будь-якого аерокосмічного або оборонного застосування, він повинен відповідати найсуворішим та певним правилам і стандартам безпеки. Для прикладу, у США Nadcap, або Національна аерокосмічна й оборонна програма акредитації підрядників, встановлює загальні вимоги до якості, керування якістю та забезпечення якості для аерокосмічної техніки.
У разі міжнародних продажів, також потрібна ліцензія державного авіаційного або транспортного агентства країни, де передбачається використовувати літак. Наприклад, літаки європейської компанії Airbus повинні бути сертифіковані FAA для польотів у Сполучених Штатах, а літаки американської компанії Boeing мають бути схвалені EASA для польотів у Європейському Союзі.
У відповідь на збільшення шумового забруднення, через зростання повітряного руху над міськими районами поблизу аеропортів, були встановлені норми звукового тиску, які привели до зменшення шуму від авіаційних двигунів. Органи сертифікації продовжують працювати над підвищенням вимог, а розробники над зменшенням шуму на нових моделях авіадвигунів. Документом який регламентує рівень авіаційного шуму є, до прикладу ГОСТ 22283. Організація яка розробляє міжнародні стандарти для конструювання й експлуатації повітряних суден — Міжнародна організація цивільної авіації (ІКАО).
Невеликі літаки можуть бути розроблені та виготовлені початківцями як саморобні. Інші саморобні літаки можуть бути зібрані за допомогою попередньо виготовлених наборів деталей та вузлів, які можуть бути складені у базовий літак, а потім повинні бути завершені будівельником.
Небагато компаній виробляють літаки у великих кількостях. Однак виробництво літака для однієї компанії — це справа, в якій напевно беруть участь десятки, а то й сотні інших фірм і заводів, котрі виробляють деталі та вузли, що входять до складу літака. Наприклад, одна компанія може відповідати за розробку та/або виробництво шасі, а інші — за навігаційне обладнання, авіадвигуни. Виробництво таких складників не обмежується одним містом чи країною; стосовно великих компаній-виробників літаків, такі запчастини можуть надходити з усього світу.
Складники вирушають на головний завод літакобудівної компанії, де розташована виробнича лінія. Коли йдеться про великі літаки, можуть існувати виробничі лінії призначені для складання певних частин літака, особливо крил і фюзеляжу.