pienoiskuva|Airbus A320 on tyypillinen nykyaikainen suihkumoottorinen liikennelentokone. Liikennelentokoneiden tekninen kehitys on 1900-luvun alusta lähtien käsittänyt muutoksia muun muassa lentokoneiden rakenteissa, voimanlähteissä, paineistuksessa, ohjaamolaitteissa, radionavigoinnissa, automaattisessa lennonohjauksessa, lennonhallinnassa ja sähköisessä lennonohjauksessa. Kehitys ei ole edennyt yksinomaan käyttövoiman tai lentokoneiden valmistusajankohdan mukaan, vaan samanaikaisesti liikenteessä on ollut teknisesti eri kehitysvaiheita edustavia mäntämoottori-, potkuriturbiini- ja suihkukoneita.
Airbus käyttää kaupallisten suihkuliikennelentokoneiden lentoturvallisuuden tarkastelussa neljään tekniseen sukupolveen perustuvaa luokitusta. Sukupolvet määräytyvät ennen kaikkea ohjaamo-, navigointi-, automaatio- ja lennonohjaustekniikan perusteella eivätkä suoraan lentokoneen iän perusteella. Airbusin luokitus alkaa 1950-luvun suihkuliikennelentokoneista eikä kata niitä edeltäneitä mäntämoottorikoneita tai potkuriturbiinikoneita.
Kehityksen päävaiheet
Liikennelentokoneiden teknisessä kehityksessä voidaan erottaa useita toisiaan osittain päällekkäisiä vaiheita. Airbusin numeroitu sukupolviluokitus koskee näistä vain suihkuliikennelentokoneita.
Varhaisessa liikennelentämisessä 1920-luvulla lentokoneiden mittarointi sekä radio- ja navigointivarustus olivat vielä yksinkertaisia, ja lentotoiminta perustui suuressa määrin näköhavaintoihin ja maamerkkisuunnistukseen. Tätä vaihetta edustivat esimerkiksi Junkers F 13, Fokker F.VII ja Ford Trimotor.
Moderni mäntämoottorinen liikennelentokone alkoi muotoutua 1930-luvulla. Kokometallirakenne, ulokesiipi, sisäänvedettävä laskuteline, kehittynyt mittarilento ja radionavigointi yleistyivät. Esimerkkejä ovat Boeing 247, Douglas DC-2 ja Douglas DC-3.
Kehittyneiden mäntämoottorikoneiden aikakaudella paineistus mahdollisti entistä suuremmat lentokorkeudet. Autopilotit, pitkän matkan radionavigointi, säätutkat ja lentokoneiden muut järjestelmät kehittyivät. Tähän vaiheeseen kuuluvat muun muassa Boeing 307 Stratoliner, Douglas DC-6, Douglas DC-7, Lockheed Constellation ja Boeing 377.
Kaasuturbiinimoottorien käyttöönotto johti 1940- ja 1950-luvuilla kahteen rinnakkaiseen kehityslinjaan: potkuriturbiini- ja suihkuliikennelentokoneisiin. Vickers Viscount edusti varhaista potkuriturbiiniliikennettä, kun taas de Havilland Comet aloitti kaupallisen suihkumatkustajaliikenteen.
Airbusin luokituksen ensimmäisen sukupolven suihkukoneissa oli pääosin analoginen ohjaamo sekä varhaiset automaattisen lennonohjauksen järjestelmät. Tähän sukupolveen kuuluvat muun muassa Comet, Sud Aviation Caravelle, Boeing 707 ja Douglas DC-8.
Toisessa sukupolvessa automaattinen lennonohjaus kehittyi huomattavasti. Esimerkiksi Boeing 727, Boeing 737-100 ja -200, varhaiset Boeing 747 -versiot, Douglas DC-9, McDonnell Douglas DC-10, Lockheed L-1011 TriStar ja Airbus A300 kuuluvat Airbusin mukaan tähän ryhmään.
Kolmannen sukupolven keskeisiä ominaisuuksia ovat elektroniset ohjaamonäytöt, lasiohjaamo, lennonhallintajärjestelmä eli FMS, navigointinäytöt sekä kehittyneet maastovaroitusjärjestelmät. Tähän ryhmään kuuluvat esimerkiksi Airbus A310, Boeing 757, Boeing 767, 737 NG, 737 MAX ja Boeing 747-400.pienoiskuva|Douglas DC-6 edustaa mäntämoottoristen liikennekoneiden kehittyneintä sukupolvea.
Neljännessä sukupolvessa digitaaliseen sähköiseen lennonohjaukseen yhdistyvät lentotilan suojaustoiminnot. Airbus sijoittaa tähän ryhmään muun muassa Airbus A320 -perheen, Airbus A330:n, Airbus A350:n, Airbus A380:n, Airbus A220:n, Boeing 777:n ja Boeing 787:n.
Kehitysvaiheet eivät vastaa yksiselitteisesti vuosikymmeniä. Esimerkiksi myöhemmin käyttöön tullut Boeing 737 MAX kuuluu Airbusin järjestelmässä kolmanteen sukupolveen, kun taas sitä vuosikymmeniä vanhempi Airbus A320 kuuluu neljänteen sukupolveen.
Varhainen liikennelentäminen
Ensimmäisen maailmansodan jälkeiset matkustajalentokoneet olivat teknisesti vielä lähellä aikakauden posti- ja sotilaskoneita. Mittarointi oli yksinkertaista, radiolaitteet vähäisiä ja lennot perustuivat suuressa määrin näköhavaintoihin ja maamerkkisuunnistukseen.
1930-luvulla syntyi rakenneratkaisu, joka muistutti myöhempää liikennelentokonetta huomattavasti enemmän. Vuonna 1933 liikenteeseen tullut Boeing 247 yhdisti muun muassa kokometallisen rakenteen, matalalle sijoitetun ulokesiiven ja sisäänvedettävän laskutelineen. Smithsonian Institutionin National Air and Space Museum kuvaa konetta maailman ensimmäiseksi moderniksi liikennelentokoneeksi.
Douglas DC-3, joka lensi ensilentonsa vuonna 1935, osoittautui huomattavan menestyksekkääksi. Smithsonianin mukaan se oli varhaisen lentoliikenteen ensimmäinen matkustajalentokone, joka kykeni kannattavaan liikenteeseen ilman valtion tukea. pienoiskuva|ATR 72-600 edustaa potkuriturbiinikoneiden uusinta sukupolvea. Paineistus ja kehittyneet mäntämoottorikoneet
Lentokorkeuksien kasvu johti paineistetun matkustamon kehittämiseen. Vuonna 1938 ensilentonsa tehnyt Boeing 307 Stratoliner oli ensimmäinen paineistetulla rungolla varustettu liikennelentokone. Se kykeni lentämään noin 6 100 metrin korkeudessa samalla kun matkustamon ilmanpaine vastasi noin 2 400 metrin korkeutta.
Toisen maailmansodan jälkeiset Lockheed Constellationin, Douglas DC-6:n ja Douglas DC-7:n kaltaiset pitkän matkan koneet edustivat mäntämoottorisen liikennelentokoneen teknisen kehityksen huippua. Niissä yhdistyivät paineistus, monimutkaiset moottori- ja potkurijärjestelmät, autopilotti, radionavigointi sekä myöhemmissä versioissa säätutka. DC-7 oli aikanaan yksi nopeimmista mäntämoottoriliikennelentokoneista ja mahdollisti Yhdysvaltojen mantereen ylittävät välilaskuttomat reittilennot molempiin suuntiin.
Suurten mäntämoottorien tehoon nähden suuri massa, mekaaninen monimutkaisuus ja huoltotarve rajoittivat kuitenkin niiden jatkokehitystä. Kaasuturbiini mahdollisti sekä potkuriturbiini- että suihkumoottorien käyttöönoton.
Potkuriturbiinien käyttöönotto
Potkuriturbiinissa kaasuturbiini tuottaa tehon potkurille. Ratkaisu osoittautui erityisen käyttökelpoiseksi lyhyillä ja keskipitkillä reiteillä.
Vuonna 1948 ensilentonsa tehnyt Vickers Viscount oli maailman ensimmäinen potkuriturbiiniliikennelentokone. Sitä seurasivat muun muassa Fokker F27 Friendship, Bristol Britannia ja Lockheed L-188 Electra.
Potkuriturbiinikoneet eivät muodostaneet vain suihkukoneita edeltänyttä välivaihetta, vaan niistä kehittyi erityisesti alue- ja syöttöliikenteeseen tarkoitettu koneryhmä. Myöhempiä konetyyppejä ovat esimerkiksi ATR 42, ATR 72, De Havilland Canada Dash 8, Saab 340 ja Fokker 50.
Suihkumoottori ja ohivirtausmoottori
Ensimmäiset suihkuliikennelentokoneet käyttivät pääasiassa turbojet-moottoreita. Niiden rinnalle kehitettiin 1950-luvulla ohivirtausmoottori eli turbofan, jossa osa moottorin läpi kulkevasta ilmasta ohittaa polttokammion. Rolls-Royce Conway oli ensimmäinen sarjatuotantoon päässyt ohivirtausmoottori. pienoiskuva|Boeing 757 oli ensimmäinen lasiohjaamolla varustettu liikennekone. Finnair käytti tyyppiä vuosina 1997-2014 loma- ja mannertenvälisillä lennoilla. Moneen Boeing 757- ja 767-koneeseen on sittemmin asennettu uudempaa avioniikkaa, mikä on mahdollistanut niiden käytön jatkamisen ilmatila-infrastruktuurin kehityessä. pienoiskuva|Airbus A300 aloitti laajarunkoisten, kaksimoottoristen liikennekoneiden aikakauden. Myöhemmin ohivirtaussuhdetta kasvatettiin huomattavasti. Suuren ohivirtaussuhteen moottorit paransivat propulsiivista hyötysuhdetta ja pienensivät polttoaineenkulutusta ja melua. Tällaisista moottoreista tuli suurten liikennelentokoneiden tavanomainen voimanlähde.
Airbusin suihkuliikennelentokoneiden sukupolvet
Ensimmäinen sukupolvi
Airbus ajoittaa kaupallisten suihkuliikennelentokoneiden ensimmäisen sukupolven alkavaksi vuodesta 1952. Sukupolvelle olivat tyypillisiä perinteiset sähkömekaaniset mittarit sekä varhaiset automaattisen lennonohjauksen järjestelmät.
Ensimmäiseen sukupolveen Airbus lukee muun muassa de Havilland Cometin, Sud Aviation Caravellen, BAC One-Elevenin, Hawker Siddeley Tridentin, Vickers VC10:n, Boeing 707:n ja 720:n, Douglas DC-8:n sekä Convair 880:n ja 990:n.
Comet aloitti maailman ensimmäisen kaupallisen suihkumatkustajaliikenteen BOAC:n liikenteessä 2. toukokuuta 1952. Vuosikymmenen lopulla liikenteeseen tulleet Boeing 707, Douglas DC-8 ja Caravelle vakiinnuttivat suihkukoneiden aseman sekä kauko- että lyhyemmän matkan liikenteessä.
Ensimmäisen sukupolven koneiden automaatio oli myöhempiin sukupolviin verrattuna rajallista. Autopilotit kykenivät esimerkiksi ylläpitämään lentosuuntaa ja -korkeutta sekä avustamaan lähestymisessä, mutta kokonaisvaltaista digitaalista lennonhallintaa ei vielä ollut.
Toinen sukupolvi
Airbus ajoittaa toisen sukupolven alkavaksi vuodesta 1964. Sen tunnusmerkkinä olivat ensimmäistä sukupolvea kehittyneemmät ja yhtenäisemmät autopilotti- ja automaattisen tehonsäädön järjestelmät.
Toiseen sukupolveen Airbus sijoittaa muun muassa Boeing 727:n, Boeing 737-100:n ja -200:n, Boeing 747-100:n, -200:n, -300:n ja SP:n, Douglas DC-9:n, McDonnell Douglas DC-10:n, Lockheed L-1011 TriStarin, Airbus A300:n, Fokker F28:n, BAe 146:n ja Concorden.
Ohjaamot olivat edelleen pääosin analogisia, mutta automaattinen lennonohjaus pystyi hallitsemaan yhä suuremman osan lennon eri vaiheista. Samalle aikakaudelle sijoittui myös laajarunkokoneiden läpimurto Boeing 747:n, DC-10:n, L-1011:n ja A300:n kaltaisten konetyyppien myötä.
Kolmas sukupolvi
Airbus määrittelee kolmannen sukupolven alkavaksi vuodesta 1980. Sen keskeisiä teknologioita ovat elektroniset ohjaamonäytöt eli lasiohjaamo, lennonhallintajärjestelmä (FMS), navigointinäytöt sekä kehittyneet maastovaroitusjärjestelmät (TAWS).
Kolmannen sukupolven koneisiin Airbus lukee muun muassa:
Airbus A300-600 ja Airbus A310 Boeing 717 Boeing 737 Classic, 737 NG ja 737 MAX Boeing 757 ja Boeing 767 Boeing 747-400 ja Boeing 747-8 McDonnell Douglas MD-11 MD-80 ja MD-90 Bombardier CRJ Embraer ERJ Fokker 70 ja Fokker 100 Avro RJ.
Lasiohjaamossa suuri määrä yksittäisiä sähkömekaanisia mittareita voidaan korvata elektronisilla näytöillä. FMS yhdistää navigointia, lentoreitin hallintaa ja suoritusarvolaskentaa sekä voi välittää ohjauskomentoja autopilotille.
Airbusin mukaan FMS:n, navigointinäyttöjen ja TAWS-järjestelmien käyttöönotto vähensi merkittävästi hallitussa lennossa maastoon törmäämiseen eli CFIT-onnettomuuksiin liittyvää riskiä.
Sukupolvi ei määräydy lentokoneen käyttöönottovuoden perusteella. Esimerkiksi 2010-luvulla käyttöön tullut Boeing 737 MAX kuuluu Airbusin luokituksessa kolmanteen sukupolveen, kun taas 1980-luvulla suunniteltu Airbus A320 kuuluu neljänteen.
Neljäs sukupolvi
Airbus ajoittaa neljännen sukupolven alkavaksi vuodesta 1988, jolloin Airbus A320 tuli liikenteeseen. Airbus määrittelee sukupolven keskeiseksi ominaisuudeksi digitaalisen sähköisen lennonohjauksen ja sen mahdollistamat lentotilan suojaustoiminnot.
Airbusin luokituksessa neljänteen sukupolveen kuuluvat muun muassa:
Airbus A220 Airbus A320 -perhe Airbus A330 Airbus A340 Airbus A350 Airbus A380 Boeing 777 Boeing 787 Embraer E-Jet Comac C919 Sukhoi Superjet 100.
Sähköisessä lennonohjauksessa ohjaajan tai autopilotin komennot käsitellään lennonohjaustietokoneissa, jotka välittävät sähköiset komennot ohjainpintojen toimilaitteille. Tämä korvaa suoran mekaanisen yhteyden ohjainten ja ohjainpintojen välillä.
Lentotilan suojaukset voivat valvoa esimerkiksi kohtauskulmaa, lentonopeutta, kallistus- ja pituuskallistuskulmaa sekä kuormituskerrointa. Airbusin normaalissa lennonohjauslaissa suojauksiin kuuluvat lisäksi matalan energiatilan ja automaattisen tehonlisäyksen suojaukset.