Letalo (tudi avion in aeroplan) je zrakoplov s fiksnimi krili, težji od zraka, ki leti z izkoriščanjem dinamičnega vzgona zraka, ki teče ob njegovih krilih. Za razliko od nekaterih drugih zrakoplovov se vzgon ustvarja s premikanjem celotnega letala naprej skozi zrak s pomočjo motorja, ki ustvarja potisk.
Najpomembnejši deli običajnega letala so krila, trup, rep s horizontalnim in vertikalnim stabilizatorjem, podvozje in motor. Slovenski zakon o letalstvu letalo definira kot »zrakoplov na motorni pogon, težji od zraka, ki dobi vzgon v letu predvsem od aerodinamičnih reakcij na njegove površine«.
Zgodovinski razvoj letalstva
Letenje je bilo predmet precej starodavnih zgodb, na primer grške legende o Dedalu in Ikarju ter Vimane iz stare Indije. Zapisi o prvih poskusih z jadralnimi letali segajo v 9. in 11. stoletje.
Zgodnji poskusi in pionirji
Nemec Otto Lilienthal je s svojimi jadralniki prvič poletel leta 1891 in je zato, ker je prvi uspel nadzorovano poleteti, za mnoge prvi letalec na svetu. Med letoma 1867 in 1896 je nemški pionir človeškega letalstva Otto Lilienthal razvijal nadzorovano letenje, težje od zraka. Bil je prva oseba, ki je izvajala dobro dokumentirane, večkratne uspešne jadralne polete.
Sir Hiram Maxim je zgradil vozilo, težko 3,5 tone in z razponom kril 34 metrov, ki ga je gnal parni stroj s 360 konjskimi močmi. Leta 1894 je svoj stroj stestiral, z vodili zgoraj, ki so mu preprečila nenadzorovan vzlet. V 1890-ih je Lawrence Hargrave preučeval strukturo kril in razvil škatlastega zmaja, ki je lahko dvignil težo človeka. Njegovo obliko zmaja so široko sprejeli.
Najbolj verjetno je, da je prvo letalo, ki je letelo, izdelal Francoz Clement Ader. S svojim letalom Eole, ki je bilo podobno netopirju s štirikrakim propelerjem in ga je poganjal parni stroj, je poletel leta 1890 in izkušnje nadgradil z letalom Avion, s katerim je na višini 20 metrov preletel 50 m, z nadaljnjimi modeli pa do 150 metrov.
Prvi poleti sodobnih letal
Prvi polet sodobnega letala z motorjem z notranjim zgorevanjem, ki ga je bilo moč krmiliti, sta izvedla brata Wright na peščeni plaži v Kitty Hawku na vzhodu ZDA. Z letalom Wright Flyer je 17. decembra 1903 izvedla prva uspešna vzdržljiva in nadzorovana leta z motorjem.
Fédération Aéronautique Internationale (FAI), organizacija, ki postavlja standarde in hrani zapise o letalstvu, pojmuje lete bratov Wright leta 1903 kot prvi »vzdržen in nadzorovan let naprave, težje od zraka, z lastnim pogonom«. Do leta 1905 je bilo njuno letalo Wright Flyer III zmožno stabilno in nadzorovano leteti dlje časa.
Najzgodnejša oblika, ki je nakazala sodoben enokrilnik v vlečni konfiguraciji (motor in propeler spredaj, ki nato vlečeta letalo za seboj), je bilo letalo Bleriot VIII iz leta 1908. Imelo je premične repne površine, s pomočjo katerih je pilot nadzoroval smer in višino leta, in nadzor zavijanja s pomočjo upogibanja krila ali zakrilc, ki jih pilot upravlja s krmilno palico.
Vpliv vojn in razvoj po letu 1945
K nadaljnjemu razvoju letal in letalstva sta izredno pripomogli obe svetovni vojni. Prva svetovna vojna je služila kot testni poligon za uporabo letala kot orožja. Letala so se izkazala v vlogi premičnih opazovalnic in bojnih strojev, ki sovražniku lahko povzročijo izgube. Najzgodnejšo znano zračno zmago s pomočjo sinhronizirane strojnice, ki je streljala skozi propeler lovskega letala, je leta 1915 dosegel nemški pilot Kurt Wintgens.
Po vojni se je letalska tehnologija razvijala dalje. Alcock in Brown sta v neprekinjenem poletu leta 1919 prvič prečkala Atlantik. Prvi mednarodni komercialni leti za transport pošte med ZDA in Kanado so se začeli istega leta. Billy Mitchell je v poskusih leta 1921 dokazal, da letalo lahko potopi bojno ladjo, in s tem nakazal dramatično spremembo v pomorskem bojevanju, do česar je nato v drugi svetovni vojni dejansko tudi prišlo. Začel se je uveljavljati tudi potniški promet na večje razdalje.
Letala so uporabljali na vseh bojiščih druge svetovne vojne. Prvo reaktivno letalo, ki je poletelo izključno z novim tipom pogona, je bil leta 1939 nemški Heinkel He 178. Leta 1944 je v operativno rabo prišel nemški Messerschmitt Me 262, prvi reaktivni lovec na svetu.
Prvo potniško reaktivno letalo, de Havilland Comet, je bilo zgrajeno leta 1952. Po Cometovih začetnih težavah je poletelo letalo Boeing 707, prvo reaktivno potniško letalo v široki uporabi.
Turboventilatorski motorji: Kako delujejo in zakaj so pomembni - avtor CAPTAIN JOE
Fizikalne osnove letenja
Ker je letalo težje od zraka, za letenje potrebuje silo, ki je nasprotna sili zemeljske težnosti. Ta sila je vzgon, ki se med premikanjem skozi zrak ustvarja na nosilnih površinah letala (običajno krilih). Vzgon je glede na smer gibanja letala pravokoten.
Pri gibanju letala skozi zrak zaradi trenja prihaja do upora, katerega smer je nasprotna od smeri gibanja letala. S primerno obliko profila krila dosežemo, da je upor zelo majhen in je tako večina aerodinamične sile vzgon, kar zagotavlja, da letalo lahko leti.
Bernoullijeva enačba in profil krila
Vzgon nastane zaradi neenakostne dolžine poti zraka ob spodnji in zgornji polovici krila. Zaradi večje hitrosti potovanja zraka ob zgornji polovici tam po Bernoullijevi enačbi nastane nižji tlak in s tem vzgon. Profil krila izbiramo glede na namen letala. Vzgon debelega in bolj ukrivljenega profila je na primer za polovico večji od vzgona tankega, vendar je upor debelejšega krila pri enaki hitrosti dvakrat večji. Posledično ima torej transportno letalo debelejše krilo od na primer reaktivnega lovca, vendar je hkrati počasnejše pri enaki pogonski moči na enoto teže.
Vloga repnih površin in krmil
Vsa opisana načela veljajo tudi za propeler (točneje letalski vijak), ki je ena od oblik pogona letala. Spodnje slike prikazujejo tudi pomembno vlogo repnih krmil pri usmerjanju letala (navzgor/navzdol, levo/desno). Repne površine (krila, vertikalni stabilizator) skrbijo tudi za to, da letalo ohranja smer tako v vodoravni kot navpični smeri.
Ključni deli letala in njihova funkcija
- Trup: aerodinamično oblikovana nosilna konstrukcija, ki povezuje dele letala.
- Krilo: zagotavlja vzgon, poleg tega zagotavlja stabilnost v nagibu (okoli vzdolžne osi). Na krilo so nameščena krilca, zakrilca ter aerodinamične zavore.
- Višinsko krmilo: za krmiljenje okoli prečne osi, nameščeno na repu letala.
- Krilca: za usmerjanje okoli vzdolžne osi.
- Podvozje: večinoma kolesa, lahko pa tudi sani (smuči) ali pa plovci za hidroplane.
Uporaba pred- in zakrilcev, kot je prikazano pri Airbusu A300 med pristajanjem, omogoča letalu zagotoviti velik vzgon in s tem zmanjšati potrebno hitrost.
Materiali in konstrukcija
Prva letala so bila, razen motorja, zgrajena iz lesa, preko katerega je bilo napeto posebej obdelano platno. Upravljali so jih s pomočjo žic. Naslednja večja sprememba je bila uporaba aluminija v 1930-ih; za sodobna propelerska letala se najpogosteje uporabljajo zlitine aluminija in magnezija. Pokrov kabine, okna in drugo so iz akrilnega stekla, ki zdrži temperature do približno 100 °C.
Preizkušanje letal v vetrovniku je v zadnjem času precej nadomestilo računalniško podprto načrtovanje.
Slovensko letalstvo
Prvo slovensko letalo, Eda 1, sta leta 1909 zasnovala, zgradila in z njim 25. maja 1910 izvedla prvi polet brata Edvard in Jože Rusjan. Brata Rusjan sta vse modele Eda od I do VII med letoma 1909 in 1910 izdelala samostojno, s pomočjo sorodnikov, v Gorici. Do številčnejše proizvodnje ni prišlo, saj so po pričetku sodelovanja z Zagrebčanom Mihajlom Merćepom vsa letala izdelali v njegovih delavnicah v Zagrebu.
Celovčan Jože Zablatnik (Sablatnig) je leta 1910 zgradil svoje prvo letalo, kar pogosto omenjajo tudi svetovne preglednice razvoja letal. Stanko Bloudek je leta 1910 zgradil svoje prvo letalo Libela. Izkušnje na kasnejši Libeli 1 je uporabil pri zasnovi povsem novega letala z zaprtim trupom, kar je bila tedaj novost, ki so jo povzeli mnogi konstruktorji in pozabili, da gre pri tem za Bloudkovo delo. Kasneje je samostojno zasnoval enokrilno letalo Bloudek XV, tudi Lojze, ki je leta 1930 doseglo 200 km na uro. Po smrtni nesreči s tem letalom leta 1935 se Bloudek ni več lotil konstruiranja letal.
Tržačan Anton Kuhelj je pred drugo svetovno vojno izdelal več uspešnih letal Inka, nato pa še modele KS-1, KS-2 (Kuhelj Sportni; tudi Janez), ki so jih vsi hvalili. Leta 1987 je Ivo Boscarol postal prvi zasebni izdelovalec letal v Jugoslaviji. Tomaž Avsenek in Pavel Potočnik, sicer pred tem zaposlena pri proizvodnji jadralnih letal v podjetju Elanu, sta kot prva v takratni Jugoslaviji iz kompozitnih materialov sestavila ultralahko letalo. Leta 1992 je Pavel Potočnik ustanovil podjetje Albastar.
Varnost letenja
Letno število mrtvih v letalskem prometu pada od 1990-ih, čeprav letalski promet močno raste že od 1950-ih naprej. Sodobna letala veljajo za zelo varna; kar se tiče smrtnih primerov na kilometer prepotovane razdalje, so 10-krat varnejša od avtobusa. Če pa upoštevamo število mrtvih na en let potniškega letala, je potovanje z letalom dosti nevarnejše kot na primer potovanje z avtom, avtobusom ali vlakom. Zavarovanje je zaradi tega razmeroma drago.
V smislu varnosti obstaja tudi razlika med malimi športnimi letali in velikimi reaktivnimi potniškimi letali. Slednja so 8.3-krat bolj varna, saj ima večina športnih letal le en motor, in še tega batnega, ki je manj zanesljiv od reaktivnega - okvare velikih turboventilatorskih motorjev so v velikostnem razredu približno ena odpoved na milijon obratovalnih ur.