Aireontzi

Aireontzia hegalda daitekeen ibilgailua da^[1]; hau da, airean edo, oro har, planeta baten atmosferan zehar nabigatzeko gai den edozein ibilgailu. Hegazkineria Zibilaren Nazioarteko Erakundearen (HZNE) (ICAO ingelesez) arabera, «aireontzia lurraren gainazalean airearen erreakzioen ondorioz atmosferan mugi daitekeen edozein makina da»^[2].

Grabitazioaren indarra indargabetzen du: goratze estatikoa erabiliz, profil aerodinamiko baten goratze dinamikoa erabiliz edo, kasu batzuetan, erreakzio-motorrak bertikalki bultzatuz. Aireontzien adibiderik ohikoenak hegazkinak, helikopteroak, baloi gidatuak, planeagailuak eta baloi aerostatikoak dira.

Hegazkinen inguruko giza jarduerari abiazioa deritzo. Hegazkingintzaren zientziak (hegazkinen diseinua eta eraikuntza barne) aeronautika du izena. Tripulazioa duten hegazkinak pilotu batek pilotatzen ditu, baina tripulaziorik gabeko aireko ibilgailuak urrutitik kontrola daitezke, edo itsasontziko ordenagailuek kontrola ditzakete. Aireontziak hainbat irizpideren arabera sailka daitezke: sostengu mota, aireontzien propultsioa, erabilera eta beste batzuk diren.

Hegazkinen historia eta hegazkinarekin zerikusia duen guztia hainbat mende atzera garamatza. Hala ere, lehen igoera tripulatua —jaitsiera seguruarekin— garai modernoan XVIII. Hala ere, garai modernoetako lehen igoera tripulatua XVIII. mendean garatutako globo aerostatiko handienekin eman zen. Ondorioz, hegazkinaren historia bost aro nagusitan bana liteke:

• Abiazioko aitzindariak, Leonardo da Vincik egindako lehen esperimentuetatik 1914ra arte.
• Lehen Mundu Gerra, 1914-1918.
• Abiazioa mundu gerren artean, 1918-1939.
• Bigarren Mundu Gerra, 1939-1945.
• Gerra osteko aroa, jet edo turbina motorren aroa ere deitua, 1945-gaur arte.

Gaur egun dauden aireontzi motak hainbat irizpideren arabera sailka daitezke:

• Euskarri-printzipioaren araberako sailkapena
• Erabileraren araberako sailkapena
• Autonomiaren araberako sailkapena
• Arrastoaren araberako sailkapena
• Kanpoko ezaugarrien araberako sailkapena
• Lurreratze-azaleraren araberako sailkapena
• Helikopteroen sailkapena
• Tripulatu gabeko aireontziak

Bi motakoak dira^[3]:

Txantiloi:Sakontzeko:Aerostato Aerostatoak airea baino arinagoak diren aireontziak dira; airea baino dentsitate txikiagoko fluidoa erabiltzen dute, hidrogenoa edo helioa, esaterako. Garatu ziren lehenak izan ziren, beren goratze-printzipioak askoz eskuragarriago egiten baitzituen garai hartako maila zientifiko eta teknologikora —XIX. mendea. Aerostatoak Arkimedesen printzipioaren arabera altxatzen dira. Talde horretan daude baloi gidatuak eta baloi aerostatikoak.

Aire beroko globo txikiak, zeruko linternak deituak, lehen aldiz asmatu ziren Txina zaharrean K.a. III. mendea baino lehen, eta, nagusiki, kultur ospakizunetan erabili ziren, eta hegan egin zuten bigarren artefaktu mota baino ez ziren izan; lehenengoa kometak izan ziren, duela bi mila urte baino gehiago Txina zaharrean lehen aldiz asmatu zirenak. (Ikus Han dinastia)

Baloi aerostatikoa: Horrela deitzen zaie aireak baino gas arinagoa duen poltsa batez osatutako aerostatoei, zeinak beheko aldean bidaiariak garraiatzeko «ontzitxo» izeneko egitura bat duten. Ez dute inolako propultsiorik, eta, beraz, unean uneko aire-korronteei jarraitzen diete. Hala ere, gehienek goratzea kontrolatzeko gailu bat dute.

Globo bat, jatorriz, edozein aerostato zen, eta gidatua hitza, berriz, hegazkin handi eta propultsatuen diseinuetarako erabiltzen zen, oro har hegal finkokoak^{[4][5][6][7][8][9]}.

1919an jakinarazi zen Frederick Handley Page «aireko ontziei» buruz ari zela eta bidaiarientzako ziren mota txikiagokoei «aireko yate» izena ematen ziela^[10]. 1930eko hamarkadan, kontinentearteko hidrohegazkin handiei «aireko itsasontziak» edo «itsasontzi hegalariak» ere esaten zitzaien. Globo propultsatuak («baloi gidatuak» deiturikoak) eta, geroago, tamaina asko handitzea ahalbidetzen zuten kasko zurrunak iritsi zirenean, hitz horiek erabiltzeko modua aldatzen hasi zen. Potentzia handiko aerostatoak sortu ziren, kanpoko marko zurruna eta gas-poltsak inguratzen zituen azal aerodinamiko bereizia zutenak, zepelinak izanik handienak eta ospetsuenak. Oraindik ez zegoen hegal finkoko hegazkinik edo globo gidatu ez-zurrunik, globo gidatu deituak izateko bezain handiak, eta, beraz, «gidagarri» bihurtu zen aireontzi horien sinonimo. Gero, zenbait istripuk, hala nola Hindenburg gidagarriak 1937an izandako istripuak, aireontzi horiek desagertzea ekarri zuten. Gaur egun, «globoa» motorrik gabeko aerostatoa da, eta «baloi gidatua» motorra duena.

Baloi gidatuak aerostato propultsatuak dira, eta maniobra-ahalmena dute; beraz, aireontzi bat bezala kontrola daitezke. Hala ere, aurrekoaren antzera, airea baino arinagoa den gas-poltsa erabiltzen dute eusteko.

Baloi gidatu ez-zurrunen ezaugarria gas-poltsa aerodinamikoa da, atzealdean hegal egonkortzaileak dituena. Laster ezagutu ziren globo gidatutzat. Bigarren Mundu Gerran, forma hori oso modu zabalean hartu zen globo gatibuetarako; klima haizetsuan, horrek uhaleko tentsioa murrizten, eta globoa egonkortzen zuen. Baloi gidatu izena formarekin batera hartu zen. Garai modernoetan, edozein baloi gidatu edo aireontzi txiki deritzo baloi gidatu, nahiz eta baloi gidatu batek motorra izan dezakeen edo ez.

Aerodinoak airea baino astunagoak dira. Horiek igotzeko, indar aerodinamikoak sortzen dituzte gainazal sostengatzaileen bidez (hegalak). Horrelako aireontzien garapenak ekarri du gaur egun hain ibilgailu modernoak egotea. Euspena bi metodoren bidez sor daiteke: hegal finkoak (hegal finkoko aireontziak) edo birakariak (hegal birakariak dituzten aireontziak).

Airean zeharreko mugimendu dinamiko hori da «aerodinoa» hitzaren jatorria. Goranzko bultzada dinamiko bat sortzeko bi modu daude: goratze aerodinamikoa eta goratze motorizatua, motorraren bultzada gisa. Hegalak tartean sartzen dituen sostengu aerodinamikoa ohikoena da, hegal finkoko hegazkinak airean mantentzen baitira hegalak aurrerantz mugituz eta helikopteroak hegal formako errotore birakarien bidez, batzuetan hegal birakariak deituak. Hegala gainazal laua eta horizontala da, eta, oro har, zeharkako sekzioa du profil aerodinamiko gisa. Hegan egiteko, aireak hegalean isuri behar du, eta sostengua sortu behar du. Hegal malgua oihalez edo hosto meheko materialez egindako hegala da, askotan marko zurrun baten gainean luzatua. Kometa bat lurrera lotuta dago, eta hegalen gainean hartzen duen haizearen abiaduraren araberakoa da, zeinak malguak edo zurrunak, finkoak edo birakariak izan daitezkeen.

Motorraren indarren igoerarekin, aireontziak beherantz bideratzen du motorraren bultzada, bertikalki. V/STOL hegazkinak, hala nola Harrier Jump Jet eta Lockheed Martin F-35B, bertikalki aireratzen eta lurreratzen dira goratze motorduna eta hegaldi konstantean goratze aerodinamikorako transferentzia erabiliz.

Suziri purua ez da aerodinotzat hartzen, ez dagoelako airearen mende hura igotzeko (eta espaziora ere hegan egin dezake); hala ere, goratze aerodinamikoko ibilgailu asko suziri-motorrek bultzatzen, edo laguntzen dituzte. Suzirien bidez propultsatutako misilak bazterreko kasua dira, aire-fluxua dela-eta abiadura oso handian euskarri aerodinamikoa lortzen baitute.

Aireontziko gainerako elementuekin lotuta edo ahokatuta dauden eta mugimendu propiorik ez duten aireontziak dira. Esan behar da kategoria horren barruan onartzen direla geometria aldakorreko hegalak dituzten aireontziak ere. Diseinu mota horren helburua hegaldi subsoniko-supersonikoen erregimenetara hobeto egokitzea da.

Hegal finkoko hegazkinen aitzindaria kometa da. Hegal finkoko aireontzia aitzinamendu-abiaduran oinarritzen da hegalen gainean aire-fluxu bat sortzeko; kometa, berriz, lurrera lotuta dago, eta bere hegaletan jotzen duen haizearen mende dago goratasuna lortzeko. Kometak izan ziren Txinan, K.a. 500. urte inguruan, aireratu eta asmatu ziren lehen aireontzi mota. Kometen bidez, ikerketa aerodinamiko asko egin ziren proba-hegazkinak, haize-tunelak eta ordenagailu bidezko modelizazio-programak eskuragarri egon aurretik.

Airea baino astunagoak ziren lehen aireontziak (kontrolpeko hegaldi librea egiteko gai zirenak) penteak izan ziren. George Cayleyk diseinatutako planeatzaile batek benetan tripulatutako lehen hegaldi kontrolatua egin zuen 1853an.

Hegal finkoko aerodinoak dira:

• Hegazkina
• Planeatzeko hegazkina
• Delta hegala
• Parapentea
• Paramotorra
• Ultrarina
• Kometa
• Hegal birakariko aireontzia
• Helikoptero
• Autogiroa
• Errotore kulunkaria
• Girodinoa
• Mistoa

Aireplano edo hegazkinak airea baino aerodino astunagoak dira; hegalez eta hegan egiteko gai den gorputzez hornituta daude, eta motor batek edo gehiagok bultzatzen dituzte beti.

• Planeatzaileak/belaontziak: motorrik gabeko aerodinoak dira. Euste eta translazio indarrak emaitza aerodinamiko orokorretik baino ez datoz.
• Delta hegala: aerodino bat da, delta formako oihalezko azalera oso zabal batez osatua eta material arin batez osatutako egitura baten bidez sostengatua; horren erdian pilotua esekita doa. Bere funtzionamendua goranzko aire-korronteen aprobetxamenduan oinarritzen da.
• Parapentea: aerodino planeatzailea da, zati zurrunik ez duen hegal malgu batez osatua. Pilotua aulki edo arnes batean doa, hegalaren azpian eta hari eta mosketoien bidez lotuta.
• Paramotorea: pilotuaren eserlekuaren/ontzitxoaren bizkarraldean motorra duen parapentea da.
• Ultrarina: aerodino arinak dira, eta erregai gutxi kontsumitzen dute. Gehienez ere, bi plaza dituzte, eta aisialdi ekonomikorako hegaldiak egiteko bideratzen dira.

Aerodinoak dira, eta, horietan, hegalek, kasu honetan «pala» ere deituak, ardatz baten inguruan biratzen dute, eta, horrela, sostengua lortzen dute. Kategoria honetan, aireontzi hauek sartzen dira: autogiroak, helikopteroak, konbinatuak eta bihurgarriak.

• Helikopteroa: hegal birakariak dituen aireontzia, non errotorea motor baten bidez bultzatzen den eta euskarri eta propultsio gisa artikulatuta dagoen. Errotorea aurrerantz makurtzean, beheranzko fluxua atzeraka makurtzen da, eta bultzada ematen dio aurreranzko hegaldirako. Helikoptero batzuek errotore bat baino gehiago dute, eta batzuek gas-zurrustek biratutako errotoreak dituzte puntetan.
  • Helikoptero konposatuak: Helikoptero konposatuak goranzkoaren zati bat edo guztia ematen duten hegalak dituzte aurrerantzeko hegaldian. Gaur egun, goratze motordun mota gisa sailkatzen dira, eta ez helikoptero gisa. Errotore kulunkariko hegazkinek (adibidez, Bell Boeing V-22 Osprey), hegal kulunkariko hegazkinek, tail-sitterak eta kakalardo hegazkinek errotoreak/helizeak horizontalak dituzte hegaldi bertikalerako, eta bertikalak, aurrera egiteko.
• Autogiroa: Autogiroek elikadurarik gabeko errotoreak dituzte, eta bultzada emateko zentral bereizi bat dute. Errotorea atzerantz okertuta dago. Autogiroa aurrera egiten duen heinean, airea gorantz jotzen du errotorean zehar biraraziz. Biraketa horrek errotorearen gaineko aire-fluxuaren abiadura handitzen du, goranzkoa emateko. Errotoreko kometak elikadurarik gabeko autogiroak dira, eta atoian eramaten dira aurrerako abiadura emateko, edo, haize bizian kometa hegaldietarako, aingura estatiko batera lotzen dira.
• Girodinoa: hegal birakariko aireontzia, aurreratzeko elementu osagarriekin. Funtsean, aurrerapen-indarra handitzeko, helize traktore bat duen helikopteroa da.
• Ziklogiroa: Ziklogiroa, edo ziklokopteroa aireontzi-konfigurazio bat da, zeinak sostengua emateko ardatz horizontaleko ziklorrotore bat erabiltzen duen errotorearen hegal gisa eta batzuetan propultsioa eta kontrolerako ere. Hasiera batean, ziklokopteroa aireratzeko eta bertikalki lurreratzeko gai da, eta helikoptero batek bezala hegan egiteko, eta hegal finkoko aireontzi baten abantailetako batzuk izan ditzake. Ziklogiroa ez da Flettner hegazkina bezalakoa, zeinak Magnus efektua aprobetxatzeko hegaleko-zilindro errotore bat erabiltzen duen.

Espazio-suziriak aireontzi-mota partikulartzat har daitezke Lurraren atmosferaren barruan mugitzen diren bitartean, eta hegaldiaren segmentu hori kontuan hartuta diseinatzen dira.

• Fuselaje eusle edo gorputz sostengatzailea hegal finkoak dituen aireontzi mota bat da, eta, euste-indarra, aireontziaren fuselajeak edo gorputz nagusiak sortzen du. Hegal hegalari bat ez bezala (fuselaje minimoa edo ez duena), fuselaje sostengatzailea ia hegalik ez duen fuselaje gisa imajina daiteke. Hegal hegalariak abiadura subsonikoetan gurutzaldi-eraginkortasuna maximizatzen saiatzen da igoera egiten laguntzen ez duten gainazalak ezabatuz; euste-fuselajeetan, berriz, arraste-indarra eta hegalaren egitura murrizten dira abiadura subsonikoko, supersonikoko eta hipersonikoko hegaldietarako edo espazio-ontzien sarrera-atmosferikorako. Hegaldi-erregimen horiek guztiek erronkak dira hegaldiaren egonkortasunerako.
• Goratze-motordun motak oinarritzen dira aireratze eta lurreratze bertikalerako motorretik eratorritako goratzean (ingelesez VTOL). Hegaldi horizontalerako, mota gehienak hegal finkoko goratzera igarotzen dira. Goratze-motordunen artean daude: VTOL (Harrier Jump Jet) eta errotore kulunkari motako erreakzioko hegazkinak (Bell Boeing V-22 Osprey, besteak beste). Diseinu esperimental gutxi batzuk motorraren bultzadan oinarritzen dira erabat, hegaldi osoan sostengua emateko, haizagailudun plataforma flotatzaile pertsonalak eta jetpack-ak barne. VTOL ikerketa-diseinuen artean, Rolls-Royce Thrust Measuring Rig dago.
• Flettner hegazkinak zilindro birakaria erabiltzen du hegal finko baten ordez, sustapena Magnus efektutik lortuz.
• Ornitopteroak bultzada hegoak astinduz lortzen du.

• 2016an, aireontzi handiena, dimentsioen eta bolumenaren arabera, Airlander 10 britainiarra da, 92 metro luze, hibridoa, helikopteroaren eta hegal finkoaren ezaugarriak dituena eta, ustez, 140 km/h arteko abiadurara iristeko gai dena eta, airean, bi asteko autonomia duena 10.000 kg arteko karga erabilgarriarekin^[11][12][13].
• 2016an, pisuaren araberako hegazkin handiena eta inoiz ekoiztutako hegal finkoko hegazkin erregular handiena Antonov An-225 Mriya da. 1980ko hamarkadan, Ukrainan ekoiztutako sei motordun Errusiako garraio horrek 84 m-ko luzera, eta 88 m-ko hego zabalera du. Karga erabilgarriaren munduko errekorra du 194.516 kg salgai garraiatu ondoren, eta, duela gutxi, 100 tonako kargak garraiatu ditu. 550-700 tonako gehieneko pisuarekin, orain arte ekoiztutako hegazkinik astunena ere bada. 800 km/h-ko gurutzaldi-abiadura har dezake (430 korapilo)^{[14][15][16][17][18]}.
• Hegazkin militar handienak hauek dira: Antonov An-124 Ruslan ukrainar-errusiarra (munduko bigarren hegazkin handiena, garraio zibil gisa ere erabilia)^[19] eta Lockheed C-5 Galaxy AEBko garraioa, zeinak kargaz 380 t baino gehiago pisatzen duena^[18][20]. Hughes H-4 Hercules Spruce Goose, 8 motorrekoa eta pistoi/helizekoa, Bigarren Mundu Gerrako zurezko ontzi hegalari amerikarren garraioa, gaur egungo edozein hegazkin baino luzeagoa (94 m) eta buztan-altuera garaienaren berdina duena (Airbus A380-800 24,1 m) —hegaldi labur bat egin zuen 1940ko hamarkadaren amaieran, eta ez zuen inoiz lur efektutik kanpo hegan egin^[18].

• Hegazkin zibil handienak (goian adierazitako An-225 eta An-124ez gain) dira: Airbus Beluga, Airbus A300 jet-karga-garraio hegazkinetik eratorria; Boeing Dreamlifter Boeing 747 jet karga-garraio hegazkinetik eratorria (747-200B, 1960ko hamarkadan sortu zenean, inoiz egindako hegazkin astunena izan zen, gehienezko 400 t baino gehiagoko pisuarekin)^[20], eta solairu biko Airbus A380 «super-jumbo» bidaiari hegazkina (munduko bidaiari-hegazkin handiena)^[18][21].

Airez propultsatutako aireontzi baten hegaldirik azkarrena NASAren X-43 A Pegasus izan zen, ikerketa esperimentaleko hegazkin hipersonikoa, gorputz jasotzaile eta scramjet propultsioarekin, Mach 9,6 abiaduran, zehazki 3292,8 m/s (11.854 km/h). X-43Ak marka berri hori ezarri zuen, 2004ko azaroaren 16an, hirugarren eta azken hegaldian, eta 2004ko martxoan ezarritako Mach 6,3ko munduko errekorra hautsi zuen, zehazki 2160,9 m/s-koa (7779 km/h)^[22][23].

X-43A baino lehen, propultsatutako hegazkin baten hegaldirik azkarrena (eta oraindik ere tripulatutako hegazkinen artean azkarrena/tripulatutako hegazkinen artean azkarrena espazio-ontzi bat ez dena) North American X-15 estatubatuarrarena izan zen, 1967ko urriaren 3an, suziri bidezko hegazkin propultsatua, Mach 6,72 edo 2304,96 m/s (8297,9 km/h) abiaduran. Hegaldi batean, 108.000 metroko altuerara iritsi zen^[24][25][26].

Gaur egun edo lehenago (2016tik aurrera) martxan dauden ekoizpen-hegazkin azkarrenak (suziriak eta misilak ez direnak) honako hauek dira:

• Hegal finkoko hegazkinik eta planifikatzailerik azkarrena Space Shuttle da, suziri-planeatzaile hibridoa, atmosferan berriro sartu dena hegal finkoko planifikatzaile gisa Mach 25etik gorako abiaduran, hau da, 8575 m/s-tik gora (30.870 km/h)^[24][27].
• Inoiz ekoitzi den hegazkin militar azkarrena Lockheed SR-71 Blackbird da, Estatu Batuetako hegal finkoko hegazkina, Mach 3,3 abiadura baino handiagoan hegan egiten duena, 1131,9 m/s (4075 km/h). 1976ko uztailaren 28an, SR- 71 batek hegazkin operatiboaren errekorrik azkarrena eta altuena ezarri zuen, 3529 km/h-ko abiadura absolutuaren errekorrarekin (980 m/s) eta 25.929 m-ko altitude absolutuaren errekorrarekin. Erretiratu zutenean, 1990eko urtarrilean, munduko erreakzio-hegazkin azkarrena zen, 2016ko abuztuan indarrean jarraitzen duen errekorra^{[24][28][29][30][31][32]}.

Oharra: Iturri batzuek X-15 aipatzen dute «hegazkin militar azkarrena» gisa, neurri batean AEBko Armada eta Aire Indarren proiektu bat izan zelako; hala ere, X-15 ez zen erabili benetako operazio militar ez-esperimentaletan.

• Gaur egungo hegazkin militar azkarrenak MiG-25 Mikoyan-Gurevitx sobietarra da, Mach 3,2ra iristeko gai dena, 1097,6 m/s (3951 km/h) abiaduraren baliokidea, motorraren kalteen kontura, edo, normalean, Mach 2,83ko abiadura, 970,69 m/s (3494,5 km/h), eta Mikoyan MiG-31E errusiarra, baita Mach 2,83 modu normalean egiteko ere gai dena. Biak ehiza- eta biltzaile-hegazkinak dira eta 2016tik lanean ari direnak^[33][34][35].
• Inoiz eraiki den hegazkin zibil azkarrena eta inoiz egin den bidaiari-hegazkin azkarrena (Mach 2,35, 2587 km/h), Tupolev Tu-144 hegazkin supersonikoa da, labur erabili eta, gutxi gorabehera, Mach 2,2ko gurutzaldi-abiadura duela uste dena. Tu-144a (ofizialki 1968tik 1978ra erabili, eta flota txikiaren bi istripuren ondoren amaitu zena) bere aurkariak (Concorde hegazkinak (Mach 2,23), bidaiari supersoniko frantziar/britainiarren hegazkin batek) gainditu zuen, zeinak 2,02 Macheko bidaia-abiadura lortzen duen (2333 km/h itsas bidaian), eta 1976tik jardun zuen, Concordeko flota txikia 2003an behin betiko lehorrean geratu zen arte, horietako batek 2000ko hamarkadaren hasieran istripua izan ondoren.
• Gaur egun hegan egiten duen hegazkin zibil azkarrena da Cessna Citation X, Mach 0,935 edo 320,705 m/s-ra iristeko gai den negozio hegazkin estatubatuarra (1154,54 km/h). Bere aurkaria, Gulfstream G650 negozio hegazkin estatubatuarra, 0,925 edo 317,275 m/s-ra irits daiteke (1142,19 km/h).
• Gaur egun hegan dabilen bidaiari-hegazkin azkarrena Boeing 747 da, zeinari Mach 0,885 baino gurutzaldi-abiadura 303,555 m/s (1092,80 km/h) baino handiagoa ematen zaion. Aurretik, azkarrenak Tupolev Tu-144 SST errusiarra (Sobietar Batasuna) (Mach 2,35; 806,05 m/s (2901,8 km/h) eta Concorde frantses/britainiarra ziren, Mach 2,3 edo 686 m/s-ko gehieneko abiadurarekin (2470 km/h) eta Mach 2 edo 320,705 m/s-ko gurutzaldi-abiadura normalarekin (1154,54 km/h).

Horien aurretik, 60ko hamarkadako Convair 990 Coronado bidaiari-hegazkinak 970 km/h-ra baino gehiagora egiten zuen hegan.

• Aerodinamika
• Drone