flyvemaskinens historie

I 1400-tallet lavede Leonardo da Vinci nogle tegninger af ornitoptere, der var muskeldrevne konstruktioner, hvor vingerne både var opdrifts- og fremdriftsmiddel. Men forsøgene på at efterligne fugle var på forhånd dømt til at mislykkes pga. menneskets manglende muskelkraft, og i tidens løb styrtede adskillige mennesker i døden efter at have kastet sig ud fra tårne eller tage med en eller anden form for vingekonstruktion spændt på arme og ben.

Man skulle frem til 1783, før mennesket ved hjælp af balloner fløj for første gang. Ballonflyvningerne var baseret på varm lufts eller brints opdrift i atmosfæren og bidrog som sådan ikke direkte til flyvemaskinens udvikling. Men ballonerne beviste, at det kunne lade sig gøre for mennesket at flyve.

I slutningen af 1700-tallet grundlagde briten George Cayley aerodynamikken som videnskab. Han indså, at opdrift og fremdrift skulle adskilles, og i 1799 lavede han som den første en tegning af en flyvemaskine med en fastmonteret, krum vinge til opdrift, nogle padler til fremdrift og en hale til stabilisering. Han fandt ud af, at vingens opdrift skyldtes et undertryk over vingen, og at opdriften kunne forøges ved at forøge vingens indfaldsvinkel.

I de efterfølgende år forudså mange, at flyvning med flyvemaskiner, der var tungere end luft, ville være en realitet, så snart der var udviklet en let motor, der havde kræfter nok. Flypionererne i midten af 1800-tallet forsøgte sig med dampmotorer, som dog var alt for tunge i forhold til deres ydelse; i enkelte tilfælde lykkedes det dog meget kortvarigt at komme i luften, men der var på ingen måde tale om kontrolleret flyvning.

Gennembruddet kom i slutningen af 1800-tallet med opfindelsen af benzinmotoren og med Otto Lilienthals veldokumenterede flyvninger med svævefly i 1891-1896. Lilienthals flyvninger inspirerede de amerikanske brødre Orville og Wilbur Wright til at interessere sig for flyvning. Skønt de savnede formel teknisk uddannelse, begyndte de som de første systematisk at afprøve vingeprofiler i en hjemmebygget vindtunnel. Ud fra deres forsøgsresultater konstruerede de nogle glidere, med hvilke de i 1900-1902 lærte sig selv at flyve. De blev klar over nødvendigheden af at kunne styre flyet om dets tre akser; bl.a. fandt de på at krænge flyet ved at vride vingetipperne, hvilket gjorde flyet nemmere at styre i et drej. Derudover var deres fly udstyret med højde- og sideror. Højderoret var placeret foran vingen. De fremstillede selv en motor, da der ingen egnede var på markedet, og de udviklede en meget effektiv propel, ligeledes ud fra omhyggelige forsøg.

Der var derfor intet overladt til tilfældighederne, da brødrene udførte historiens første kontrollerede motorflyvning 17. december 1903. I det efterfølgende år forbedrede de deres konstruktion, således at de i slutningen af 1905 foretog flyvninger, der varede næsten 40 min over distancer på op til 30 km. På dette tidspunkt indstillede brødrene Wright flyvningerne i et par år for at forsøge at sælge deres konstruktion til den amerikanske hær. Det lykkedes dog først i 1909, idet hæren længe mente, at flyvemaskinen ikke kunne bruges militært.

De første europæiske flyvninger, heriblandt danskeren J.C.H. Ellehammers i 1906, var af ganske kort varighed og må nærmest karakteriseres som motoriserede hop; styringen var mangelfuld, og flyene kunne kun flyve ligeud. Brødrene Wrights flyvninger var foregået i ubemærkethed; i begyndelsen af 1908 fløj Henri Farman verdens første officielle flyvning i rundkreds. Dem havde brødrene Wright lavet masser af i 1905, så i efteråret 1908 præsenterede de deres flyvemaskine i Frankrig, hvor de ved opvisninger viste, at deres fly var europæernes langt overlegent.

Europæernes fly var statisk meget stabile. Det betød bl.a., at de ikke så nemt blev slået ud af kurs af fx vindstød; til gengæld var de meget tunge at styre. Brødrene Wrights flyvemaskine var derimod statisk ustabil, hvilket gjorde den følsom over for turbulens; men flyet var meget manøvredygtigt, og selvom det skulle styres hele tiden og derfor krævede en dygtig pilot, kunne det lettere styres ud af problemer.

Brødrene Wrights demonstrationer fik stor betydning for europæisk flyvning; europæerne havde indtil da udelukkende drejet deres flyvemaskiner ved hjælp af sideror, men man blev nu klar over vigtigheden af at kunne krænge i forbindelse med drejet. Især franskmændene ændrede deres konstruktionsfilosofi og lagde dermed grundstenen til fransk dominans inden for flyvningen indtil 1. Verdenskrig.

I sommeren 1909 fløj Louis Blériot i sit monoplan som den første over Den Engelske Kanal. Samme sommer blev der holdt et stort flyvestævne i Reims i Frankrig, hvor en række af tidens mest kendte flyvepionerer daglig satte nye verdensrekorder i konkurrence om pengepræmier. Disse flyvninger, der var en blanding af sport og show, vakte stor opmærksomhed; men det var nødvendigt at finde mere seriøse anvendelser af flyvemaskinerne, hvis de skulle udvikles yderligere.

I løbet af de næste par år blev flyvemaskinen for første gang anvendt til fragt- og postflyvning, og den første luftrute blev etableret, omend kortvarigt. Især 1912 var præget af en række vigtige tekniske innovationer: den første flyvebåd, det første helmetalfly, det første lukkede fly, det første fly med autopilot og det første faldskærmsspring fra fly. Flyvebådene var de første fly med kroppe i skalkonstruktion, idet man af bådebyggerne havde lært at udforme kroppen med spanter og længdelister af træ med krydsfiner limet på som beklædning.

Det var først, da flyvemaskinen blev anvendt som våben, at udviklingen for alvor begyndte at gå hurtigt. Ingen af krigsparterne havde regulære jagerfly i 1914, idet flyvemaskinen først og fremmest blev anvendt til rekognoscering. Men kort efter krigsudbruddet begyndte piloterne at skyde efter hinanden med håndvåben, og den efterfølgende oprustning medførte bl.a. de såkaldte hundeslagsmål mellem jagerfly. I løbet af krigen lærte man at bruge flyet som våben. Særligt i krigens sidste to år tog udviklingen af nye fly fart. Jagerfly nedskød fjendens fly og eskorterede bombefly, der angreb skyttegrave og byer; rekognosceringsfly blev brugt til at rapportere om fjendens bevægelser, og flyvebåde patruljerede efter ubåde.

Flyvemaskinen fik ingen afgørende indflydelse på 1. Verdenskrigs udfald, men havde etableret sig som et vigtigt våben, og de første selvstændige luftvåben, (bl.a. Royal Air Force i England), blev dannet under protest fra hæren og flåden, der følte deres positioner truet.

Ved krigens slutning i 1918 blev langt de fleste flyvemaskiner stadig konstrueret som før krigen, dvs. de var biplaner bygget som lærredsbeklædte gitterkonstruktioner af træ. Men krigen havde betydet, at flymotorerne var blevet kraftigere og langt mere pålidelige, hvilket i 1919 medførte en række langdistanceflyvninger med britiske bombefly, der bl.a. omfattede den første flyvning over Atlanterhavet uden mellemlanding med en ombygget Vickers Vimy (fløjet af pilot John Alcock og navigatør Arthur Witten Brown). Efter krigen oprettede man også de første luftfartselskaber som anvendte ombyggede bombefly.

De mange fly, som blev tilovers efter krigen, gjorde dog, at produktionen af flyvemaskiner næsten gik i stå i flere år, da der var mængder af billigt materiel til rådighed. F.eks. oprettede man et salgsselskab i England ved navn Aircraft Disposal Company (ADC), som solgte fly og motorer til civile formål. Selskabet eksisterede indtil 1931. Efter Verdenskrigens slutning fandtes der alene i England mere end 100.000 fly, som skulle skrottes eller sælges. Dette meget store spild skabte forargelse i den britiske regering og ADC blev oprettet. Flyfabrikkerne havde derfor store afsætningsproblemer i tyverne, hvor der var så store mængder af fly, motorer og reservedele til disposition, hvoraf en stor del var helt nye. F.eks. nød de Havilland-fabrikken godt af de meget billige motorer de var i stand til at erhverve sig til brug i de senere kendte lette flytyper de byggede i tyverne og i begyndelsen af trediverne.

Omkring 1920 var biplanet den dominerende flytype. De første flykonstruktører vidste, at man kunne få mere løfteareal til rådighed i et biplan end i et monoplan med samme spændvidde. Problemet var, at de mange tråde og bjælker, der gav biplanet en stiv og let vingekonstruktion, samtidig gav en stor luftmodstand. I modsætning hertil havde monoplanet uden eksterne afstivninger meget bedre aerodynamiske egenskaber; men problemet med monoplanerne var netop afstivningen af hovedvingen. Imidlertid steg kravene til flyvehastigheden, så konstruktørerne gjorde, hvad de kunne for at slippe for biplanernes og monoplanernes udvendige stræbere og afstivningswirer.

Det lykkedes bl.a. for tyskeren Adolf Rohrbach. I henhold til fredsaftalen efter 1. Verdenskrig måtte der ikke fremstilles fly i Tyskland, så Rohrbach fik i 1922 indrettet en fabrik på Amager. Hans virksomhed konstruerede bl.a. nogle, set med datidens øjne, store flyvemaskiner, der var monoplaner med tykke selvbærende vinger i helmetal. I 1926 holdt Rohrbach en række foredrag i USA om sine flyvemaskinekonstruktioner og var derved med til at lægge kimen til den revolutionerende række af amerikanske helmetaltransportfly, som fremkom i 1930'erne, bl.a. DC-3.

Der var allerede inden 1. Verdenskrig i en række lande etableret statsstøttet forskning inden for flyvning, men i midten af 1920'erne begyndte man at bruge mange resurser på at koordinere forskningen og udviklingen af flyvemaskinen. Det medførte, at flyene blev endnu mere pålidelige og bedre ydende. Specielt langdistance- og hastighedsflyvninger kom i offentlighedens søgelys. De mange rekordflyvninger i slutningen af 1920'erne blev yderligere motiveret af store pengepræmier udlovet af bl.a. aviser i reklameøjemed.

I 1927 udførte Charles Lindbergh, hvad der vel er verdenshistoriens mest kendte flyvning, da han som den første fløj solo fra New York til Paris. Flyvningen havde meget stor psykologisk betydning for folks tillid til flyvemaskinen, og luftfartsselskaberne oplevede en klar stigning i antallet af passagerer.

Vendepunktet for flyvemaskinerne kom i begyndelsen af 1930'erne. De øgede investeringer i forskning og udvikling i midten af 1920'erne gav resultater, og konstruktion af flyvemaskiner blev en ingeniørdisciplin. Man blev i stand til at beregne flyets præstationer og afprøve det i vindtunneler, før det fløj. Det betød især, at man kunne konstruere trafikfly, der var profitable. Blandt trafikflyene blev helmetalmonoplanet den foretrukne flytype. De havde optrækkeligt understel, flaps, lukkede cockpits, indstillelige propeller og tilbød en efter tiden fremragende passagerkomfort. DC-3, et af de mest populære trafikfly fra midten af 1930'erne, var konstrueret efter disse principper. Samtidig gjorde nye navigationsinstrumenter og instrumentflyvning det nemmere at finde rundt og muligt at flyve i dårligt vejr.

På de interkontinentale ruter begyndte større luftfartsselskaber som det amerikanske Pan-American Airways i midten af 1930'erne at benytte store flyvebåde til passagerflyvning. De blev anset for at være mere sikre på de lange oversøiske ruter. Endvidere kunne de starte og lande fra søer, floder og havne på steder, hvor der var få store græsarealer, der var den typiske lufthavn i 1930'erne. Efter 2. Verdenskrig ophørte brugen af flyvebådene, fordi der i forbindelse med krigen overalt blev anlagt lange asfalt- og betonbaner, der kunne benyttes af de nye og mere effektive, landbaserede passagerfly.

1930'ernes store produktion af passagerflyvemaskiner medførte, at sikkerheden blev sat i system i flere lande. Fx udsendte myndighederne i USA forskrifter for, hvilke krav flyvemaskiner skulle opfylde for at opnå luftdygtighedsbevis. Der blev bl.a. stillet krav til sikkerhedsfaktorer ved dimensionering. Der skulle være redundans i systemerne, dvs. at hvis fx et hydrauliksystem brød sammen, skulle der være et dublerende system eller et nødsystem, der kunne tage over. For helmetalkonstruktionerne blev redundans også meget vigtig, for man oplevede i en række katastrofale tilfælde, hvor hurtigt metaltræthed kunne udvikle sig i de meget snævert og let dimensionerede flyvemaskinekonstruktioner. Fra 1940'erne blev det almindeligt, at der var to eller endog tre hovedbjælker i en flyvemaskinevinge, og én af dem skulle kunne bære hele flyet, hvis de andre hovedbjælker revnede. Endelig blev tidsintervallerne mellem eftersyn tilpasset således, at en strukturrevne eller anden fejl ikke kunne nå at udvikle sig katastrofalt inden næste eftersyn.

Fremskridtene i 1930'erne medførte en voldsom oprustning inden for den militære flyvning, især efter at Hitler overtog magten i Tyskland i 1933. Indtil begyndelsen af 1930'erne havde biplanet stadig været militærets foretrukne flykonfiguration pga. dets manøvredygtighed. Men efterhånden var monoplanet blevet langt hurtigere end biplanet, hvilket bl.a. blev demonstreret af de britiske Supermarine og italienske Macchi søfly i hastighedskonkurrencen om Schneider-pokalen. Her opnåede de hurtigste fly hastigheder på helt op til 700 km i timen. Da den indstillelige propel blev almindelig, kunne de landbaserede monoplaner også opnå de høje hastigheder.

De fleste vigtige flytyper under 2. Verdenskrig blev udviklet 1935-40; fx fløj Boeing B-17, Messerschmitt Bf 109 og Hawker Hurricane for første gang i 1935, Supermarine Spitfire året efter, og kendte typer som den amerikanske Mustang og den britiske Mosquito fløj for første gang i 1940. Under Den Spanske Borgerkrig fik specielt Tyskland, Italien og Sovjetunionen lejlighed til at afprøve nogle af deres nye flytyper.

Flyvemaskinen fik meget stor betydning under 2. Verdenskrig. Tyskernes lynkrig i 1940 var afhængig af støtte fra jagerbombere som fx Stukaen. Slaget om England i 1940 var det første slag, hvori både flåde og hær spillede en underordnet rolle. Og med de store massive bombardementer af England, Tyskland og Japan blev flyvemaskinen nu også et strategisk våben beregnet på at ødelægge fjendens infrastruktur og moral. Flyvemaskinen som våbenplatform nåede sit foreløbige højdepunkt med nedkastningerne af atombomberne fra Boeing B-29 Superfæstning over Japan i august 1945.

I begyndelsen af 1940'erne fløj propelflyene næsten 800 km i timen. Dermed havde man nået grænsen for propellers og stempelmotorers ydeevne. Begrænsningen opstår, bl.a. fordi luftmodstanden forøges voldsomt ved hastigheder nær lydens (Mach 1 eller ca. 1200 km i timen ved havets overflade). Allerede ved flyvehastigheder omkring 0,8 gange lydens (Mach 0,8) kan luftstrømningen lokalt opnå overlydshastighed. Da den roterende propel har en højere hastighed end flyet, vil propellen derfor nå op på de kritiske hastigheder før selve flyet; derved reduceres propellens virkningsgrad.

Flyvehastigheder hurtigere end Mach 0,8 stillede også krav til flyvemaskinens aerodynamik og stabilitet, som man ikke forstod i slutningen af 2. Verdenskrig. Når hurtige propelfly nærmede sig lydens hastighed i fx dyk, opstod der styringsproblemer og aerodynamisk inducerede svingninger (flutter), der i enkelte tilfælde splittede flyet ad. Ville man flyve hurtigere, måtte der en ny motortype til, og det blev jetmotoren.

I 1927 fløj tyskerne for første gang med et raketdrevet fly. Raketmotorer havde en elendig brændstoføkonomi, og det begrænsede rækkevidden voldsomt; endvidere var der en permanent eksplosionsfare, så længe der var raketbrændstof ombord. Det afholdt ikke tyskerne fra at udvikle det hidtil eneste operative raketdrevne kampfly, Me 163 Komet, som et sidste desperat modtræk mod de allieredes bombefly sidst i 2. Verdenskrig. Siden er raketmotorer kun blevet anvendt til starthjælp og i forsøgsfly.

Jetmotoren blev udviklet uafhængigt af engelske og tyske forskere før 2. Verdenskrig. Sidst i 1939 fløj det første jetfly i Tyskland, mens englændernes første jetfly fløj i 1941. Både tyskerne og englænderne producerede og anvendte jetfly i 2. Verdenskrig, men det skete så sent, at det ingen betydning fik for krigsforløbet. Problemet med jetmotoren var især, at man ikke havde materialer, der kunne modstå de høje temperaturer i jetmotorens turbiner.

Pga. den store luftmodstand nær lydens hastighed opstod der en myte om den uigennembrydelige lydmur. Myten blev yderligere styrket af en nedstyrtning med et jetdrevet engelsk eksperimentalfly i september 1946. Dog vidste man, at projektiler gennembrød lydmuren. Derfor havde kroppen på det første eksperimentalfly i den amerikanske X-fly-serie, det raketdrevne X-1, samme form som en riffelkugle, og den 14. oktober 1947 gennembrød X-1 som den første flyvemaskine lydmuren. En lang række af X-flyseriens flytyper blev udviklet med henblik på at udforske aerodynamikken ved høje hastigheder og flyvehøjder. Dette kulminerede i 1960'erne med X-15's tophastighed på mere end Mach 6 og en tophøjde på næsten 100 km. De fleste X-fly blev dog løftet op i 10-12 km højde af et moderfly for at spare på brændstoffet, og deres rekordflyvninger er derfor ikke officielt anerkendte, idet dette kræver, at flyet løfter sig fra jorden ved egen kraft.

En stor del af luftmodstanden ved lydhastighed skyldtes vingernes form. Under 2. Verdenskrig havde tyskerne forsket intensivt i de problemer, der opstod nær lydens hastighed. Herved udviklede de bl.a. pilformede vinger og deltavingen. Russerne, amerikanerne, englænderne og franskmændene benyttede efter krigen den tyske viden som udgangspunkt for deres egen forskning. I slutningen af 1940'erne kom de første operationelle jetfly med pilformede vinger, hvoraf de mest kendte var den amerikanske Sabre og den russiske MiG-15, der begge deltog i Koreakrigen.

Sidst i 1950'erne blev der forsket i vinger med variabel geometri. Sideforholdet er forholdet mellem en vinges spændvidde og dens gennemsnitlige bredde (korde). En vinge med stort sideforhold er velegnet til langsom flyvning ved start, landing og langdistanceflyvning, men er uegnet til flyvning ved høj hastighed. Det omvendte gør sig gældende for vinger med lille sideforhold, dvs. deltavinger og korte pilformede vinger. Ved at kombinere de to vingetyper i svingvingen kunne man udnytte deres respektive fordele, og i 1960'erne kom de første operative kampfly frem med vinger med variabel geometri. Svingmekanismen er forholdsvis tung, og i 1970'erne er man gået tilbage til de faste vinger, der på moderne kampfly typisk er optimeret til manøvrering ved hastigheder på 800-1000 km i timen, hvor stort set al luftkamp foregår.

Endvidere er de nyeste kampfly konstrueret med henblik på ikke at kunne ses på radar. Denne såkaldte stealth-teknologi stiller ekstreme krav til flyets aerodynamik, og flyene er kun mulige at bygge og flyve, fordi fly-by-wire-teknologien kom frem i midten af 1970'erne.

Allerede i 1938 blev det første trafikfly med trykkabine taget i brug. Dette gjorde det muligt at flyve i så store højder, at man kunne komme over turbulensen i de lavere luftlag, uden at passagerne skulle benytte iltmasker. Samtidig udnyttede man den lavere luftmodstand i de store højder til at komme hurtigere frem.

Under 2. Verdenskrig fik amerikanerne stor erfaring med at udvikle langtrækkende bombefly, hvilket betød, at de efter krigen og indtil midten af 1950'erne blev fuldstændig dominerende på markedet for langdistance stempelmotordrevne propeltrafikfly med flytyper som fx Douglas DC-6 og Lockheed Constellation.

I begyndelsen af 1950'erne var de fleste militære flytyper jetdrevne. På dette tidspunkt kom de første operationelle overlydsjagerfly, idet man begyndte at anvende efterbrændere, der forøgede motorkraften voldsomt ved at sprøjte ekstra brændstof ind i jetudstødningen. Meget af den militære teknologi, fx radaren og jetmotoren, blev overført til den civile flyvning.

Luftfartsselskaberne tvivlede længe på jetmotorens pålidelighed og økonomi. Men store fremskridt inden for materialeforskning og militærets erfaringer med jetfly gjorde det muligt at lave jetmotorer, der var mere pålidelige end stempelmotorerne.

Den 2. maj 1952 blev det første jettrafikfly, den britiske Comet, indsat i rutefart. Overgangen til jetdrift betød, at rejsetiderne blev halveret, hvilket medførte en stor efterspørgsel efter langdistance jettrafikfly. Sidst i 1950'erne indhentede amerikanerne englændernes forspring og blev dominerende på trafikflymarkedet i Vesten med Douglas DC-8 og Boeing 707. I Sovjetunionen var det især Iljusjin og Tupolev, der fremstillede trafikfly.

Omkring 1960 voksede trafikflyvningen voldsomt, og i slutningen af 1960'erne fremkom der et trafikfly med plads til mere end 400 passagerer. Udviklingen af et så stort fly krævede en massiv investering, og kun Boeing turde satse. Boeing 747 var så meget større end noget tidligere trafikfly, at det blev døbt Jumbojet. Flyet blev sat i drift i 1970, og var i de efterfølgende 35 år det største trafikfly i verden, indtil Airbus i 2005 fløj deres Airbus A380 med plads til over 600 passagerer.

De første overlydstrafikfly blev udviklet i midten af 1960'erne. Englænderne og franskmændene gik sammen om Concorden, og amerikanske Boeing forskede i et Mach 3 trafikfly med plads til 300 passagerer. Det blev dog Sovjetunionen, der kom først med et overlydsfly, Tupolev Tu-144. Men overlydsfly blev aldrig en succes; amerikanerne indstillede deres projekt, inden der var bygget en prototype, på grund af de høje udviklingsomkostninger og bekymring for overlydsflyenes indflydelse på miljøet; russernes Tu-144 blev stort set kun anvendt til forskning, og i 2003 fløj Concorden for sidste gang. Forsøgsflyvninger i slutningen af 1960'erne viste, at lydmursbragene var så ubehagelige for mennesker på jorden, at overlydsflyvning med trafikfly kun burde foregå over havet. Dermed var flyvninger tværs over det kontinentale USA udelukket, hvad der ellers var det mest attraktive marked for overlydsfly. I det 21. århundrede er anvendelsesmulighederne for et overlydsfly størst på de meget trafikerede luftruter over det ubeboede Stillehav, så nye supersoniske trafikflytyper kommer måske igen; men et nyt overlydstrafikfly vil først blive bygget, når man er sikker på, at billetpriserne og rækkevidden kan måle sig med de almindelige trafikfly, og når man har løst de miljømæssige problemer med forurening og lydmursbrag.

Oliekriserne i 1970'erne, øgede miljøkrav og konkurrence mellem luftfartsselskaberne har gjort, at der stilles store krav til nye trafikfly og deres motorer. De fremstilles med henblik på god brændstoføkonomi, lav støj og stor driftssikkerhed, der kan gøre det muligt, at flyene er i luften det meste af tiden; i starten af 2000 var de hårdest udnyttede trafikfly i luften 15-20 timer i døgnet. Udviklingen i informationsteknologien har også gjort det muligt at reducere besætningernes størrelse og dermed lønomkostningerne. Allerede i begyndelsen af 1970'erne var navigationsudstyret blevet så avanceret, at man kunne fjerne navigatøren fra trafikflyenes cockpit, så indtil sidst i 1980'erne bestod den typiske flybesætning af to piloter og en flymaskinist. Men cockpitinstrumenteringen blev så veludviklet, at også flymaskinisten kunne undværes, og nu flyves alle trafikfly af tomandsbesætninger.

• ballon
• luftskib
• Schneider-trofæet
• flyvemaskiner og deres tekniske opbygning
• flyvemaskiner (Erstatningsansvar).