Kapitel 1 : Luft- und Raumfahrttechnik
Die Luft- und Raumfahrttechnik ist das wichtigste Teilgebiet des Ingenieurwesens, das sich auf die Konstruktion und Entwicklung von Raumfahrzeugen und Flugzeugen konzentriert. Die Luft- und Raumfahrttechnik sind die beiden Hauptteilbereiche, die sich überschneiden. Der Bereich der Avionik ist vergleichbar mit der Luft- und Raumfahrttechnik, konzentriert sich aber auf die elektronischen Aspekte des Feldes.
Bei ihrer Gründung wurde sie früher als "Luftfahrttechnik" bezeichnet. Der allgemeinere Begriff "Luft- und Raumfahrttechnik" ist als Ergebnis der Entwicklung der Flugtechnologie in den Gebrauch gekommen, die heute auch Fahrzeuge umfasst, die in der Lage sind, im Weltraum zu funktionieren. "Raketenwissenschaft" ist ein Begriff, der häufig in höflichen Gesprächen verwendet wird, um sich auf den Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik zu beziehen, insbesondere auf die Raumfahrtbranche.
Die Komponenten von Flugfahrzeugen sind anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt, wie sie z. B. durch Schwankungen des Luftdrucks und der Temperatur hervorgerufen werden, und die Komponenten des Fahrzeugs werden strukturell belastet. Infolgedessen sind sie in der Regel das Ergebnis multidisziplinärer technologischer und ingenieurtechnischer Bestrebungen, wie z. B. Aerodynamik, Luftantrieb, Avionik, Materialwissenschaft, Strukturanalyse und Fertigung. Das Studienfach, das als Luft- und Raumfahrttechnik bekannt ist, befasst sich mit der Beziehung zwischen diesen Technologien. Der Bereich der Luftfahrttechnik wird von Ingenieurteams durchgeführt, von denen jeder sein eigenes spezifisches Fachgebiet hat. Dies liegt an der inhärenten Komplexität des Feldes sowie an den verschiedenen beteiligten Disziplinen.
Obwohl das Werk von Sir George Cayley bis in das letzte Jahrzehnt des 18. Jahrhunderts bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurückreicht, lässt sich die Grundlage der Luftfahrttechnik auf die Pioniere der Luftfahrt zurückführen, die um das späte 19. Jahrhundert und das frühe 20. Jahrhundert lebten. Cayley ist nicht nur ein Pionier auf dem Gebiet der Luftfahrttechnik, sondern gilt auch als eine der einflussreichsten Persönlichkeiten in der Geschichte der Luftfahrt. Er gilt als der erste, der zwischen den Auftriebs- und Luftwiderstandskräften unterschied, die in jedem atmosphärischen Fluggerät vorhanden sind.
Das frühe Verständnis der Luftfahrttechnik basierte in erster Linie auf empirischer Evidenz, wobei bestimmte Konzepte und Fähigkeiten aus anderen Bereichen der ingenieurtechnischen Entwicklung importiert wurden. Im Laufe des 18. Jahrhunderts hatten Wissenschaftler ein besseres Verständnis für bestimmte grundlegende Konzepte, wie z. B. die Fluiddynamik.
Innerhalb von zwölf Sekunden gelang es den Gebrüdern Wright, den ersten dauerhaften Flug eines motorisierten Flugzeugs, das schwerer als Luft ist, erfolgreich zu absolvieren. Dieser Flug fand im Dezember 1903 statt. Durch die Konstruktion von Militärflugzeugen für den Ersten Weltkrieg wurden in den 1910er Jahren die Prinzipien der Luftfahrttechnik entwickelt.
Im Jahr 1914 erteilten die Vereinigten Staaten von Amerika Robert Goddard zwei Patente für Raketen, die festen Treibstoff, flüssigen Treibstoff, zahlreiche Treibstoffladungen und mehrstufige Konstruktionen verwendeten. Damit wäre in Zukunft der Weg für den Einsatz in mehrstufigen Antrieben für den Einsatz im Weltraum geebnet.
Die erste Luftfahrtforschungsbehörde wurde am 3. März 1915 vom Kongress der Vereinigten Staaten gegründet. Damals war es eine Organisation, die sich National Advisory Committee for Aeronautics, kurz NACA, nannte. Zunächst war es die erste Organisation, die von der Regierung Mittel zur Unterstützung der Luftfahrtforschung erhielt. Bei seiner Gründung sollte das Langley Aeronautical Laboratory als Beirat dienen; Trotzdem wurde es 1920 das erste geförderte Forschungs- und Testzentrum der Organisation.
Zwischen dem Ersten und dem Zweiten Weltkrieg wurden auf diesem Gebiet bedeutende Fortschritte erzielt, die durch die Einführung der Mainstream-Technologie der Zivilluftfahrt beschleunigt wurden. Curtiss JN 4, Farman F.60 Goliath und Fokker Trimotor sind einige der bemerkenswerten Flugzeuge, die in dieser Zeit produziert wurden. Die Mitsubishi A6M Zero, die Supermarine Spitfire und die Messerschmitt Bf 109, die in Japan, Großbritannien und Deutschland hergestellt wurden, sind Beispiele für bemerkenswerte Militärflugzeuge, die in dieser Zeit produziert wurden. Die Messerschmitt Me 262, die 1944 in Dienst gestellt wurde, war das erste einsatzfähige Flugzeug mit Düsentriebwerk. Dies war eine wichtige Entwicklung, da sie gegen Ende des Zweiten Weltkriegs stattfand.
Im Februar 1958 wurde die erste Definition der Luft- und Raumfahrttechnik veröffentlicht. Diese Definition betrachtete die Atmosphäre der Erde und des Weltraums als ein einheitliches Reich. In der Folge umfasste er sowohl Flugzeuge (Luft- und Raumfahrt) als auch Raumfahrzeuge (Raumfahrt) unter dem neu geschaffenen Begriff Luft- und Raumfahrt.
US-Luft- und Raumfahrtingenieure starteten am 31. Januar 1958 den ersten amerikanischen Satelliten als Reaktion auf den Start des ersten Satelliten in die Umlaufbahn durch die Sowjetunion am 4. Oktober 1957. Dies war der erste Satellit, der jemals von den Vereinigten Staaten gestartet wurde. Nach den katastrophalen Ereignissen, die sich 1958 mit Sputnik ereigneten, wurde die National Aeronautics and Space Administration gegründet. Die Apollo-11-Mission, die erste bemannte Weltraumreise zum Mond, fand im Jahr 1969 statt. Drei Männer konnten während dieser Mission in eine Umlaufbahn um den Mond eintreten, wobei zwei von ihnen, Neil Armstrong und Buzz Aldrin, zur Mondoberfläche reisten. Als Armstrong und Aldrin von ihrer Mission zurückkehrten, blieb der dritte Astronaut, Michael Collins, im Orbit, um sich mit ihnen zu treffen.
Am 30. Januar 1970 führte die Boeing 747 ihren ersten kommerziellen Flug von New York nach London durch. Diese Veranstaltung symbolisierte eine bedeutende Innovation in der Luftfahrtindustrie. Aufgrund seiner Kapazität, bis zu 480 Passagiere zu befördern, wurde dieses Flugzeug als "Jumbo Jet" oder "Whale" bekannt. Sie war ein Pionier in der Luftfahrtindustrie.
Die Concorde, das erste Passagier-Überschallflugzeug der Welt, wurde 1976 erfolgreich entwickelt und markierte eine weitere große Entwicklung in der Luftfahrtindustrie. Es war am 29. November 1962, als sich die Franzosen und Briten über die Entwicklung dieses Flugzeugs einigten.
Das Frachtflugzeug Antonov An-225 Mriya hatte am 21. Dezember 1988 seinen Jungfernflug. Es war der erste Flug dieser Art. Das Flugzeug hält die Rekorde als schwerstes Flugzeug der Welt, als schwerste Luftfracht und als die längste Luftfracht aller Flugzeuge, die derzeit im aktiven Dienst sind.
Der erste kommerzielle Flug des Airbus A380 fand am 25. Oktober 2007 statt und führte von Singapur nach Sydney innerhalb Australiens. Dieses Flugzeug war das erste Passagierflugzeug, das die Boeing 747 in Bezug auf die Passagierkapazität mit maximal 853 Passagieren übertraf. Im April 2005 absolvierte die A380 ihren ersten Testflug, obwohl die Entwicklung dieses Flugzeugs, das als Konkurrenz zur 747 gedacht war, bereits 1988 begann.
Dies sind einige der Komponenten, aus denen sich die Luft- und Raumfahrttechnik zusammensetzt:
Es ist das Gebiet der theoretischen Physik, das als Grundlage für die meisten dieser Komponenten dient, wie z. B. die Strömungsdynamik für die Aerodynamik und die Bewegungsgleichungen für die Flugdynamik. Es gibt auch eine beträchtliche Menge an empirischen Beweisen. Im Laufe der Geschichte wurde diese empirische Komponente aus der Erprobung von Prototypen und maßstabsgetreuen Modellen gewonnen, die in Windkanälen oder unter freiem Himmel stattfinden konnten. In jüngerer Zeit haben Entwicklungen in der Informatik es ermöglicht, die numerische Strömungsmechanik zu nutzen, um das Verhalten des Fluids nachzuahmen. Dies hat zu einer Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwands für Windkanalexperimente geführt. Hochschulabschlüsse in Luftfahrttechnik werden häufig von Studenten erworben, die Hydrodynamik oder Hydroakustik studieren.
Darüber hinaus befasst sich die Luft- und Raumfahrttechnik mit der Integration aller Komponenten, aus denen ein Luft- und Raumfahrtfahrzeug besteht (Subsysteme wie Stromversorgung, Luft- und Raumfahrtlager, Kommunikation, thermische Steuerung, Lebenserhaltungssystem usw.) sowie mit dem Lebenszyklus des Fahrzeugs (Design, Temperatur, Druck, Strahlung, Geschwindigkeit und Lebensdauer).
Es gibt eine Reihe von Universitäten, die Programme für Luft- und Raumfahrttechnik auf den Ebenen Advanced Diploma, Bachelor, Master und PhD anbieten. Diese Programme werden an einigen Einrichtungen in den Fachbereichen Maschinenbau und an anderen in den Fachbereichen Luft- und Raumfahrttechnik angeboten. Es gibt einige Abteilungen, die Abschlüsse in Raumfahrttechnik mit Schwerpunkt Raumfahrt anbieten. Es gibt mehrere Einrichtungen, die zwischen Raumfahrttechnik und Luftfahrttechnik unterscheiden. Es gibt Graduiertenstudiengänge in fortgeschrittenen oder spezialisierten Bereichen für diejenigen, die in der Luft- und Raumfahrt arbeiten.
Studierende, die sich für einen Abschluss in Luftfahrttechnik interessieren, sollten über fundierte Kenntnisse in Mathematik, Chemie und mehreren Bereichen der Physik und Informatik verfügen.
Der Ausdruck "Raketenwissenschaftler" wird gelegentlich verwendet, um eine Person zu bezeichnen, die ein hohes Maß an Intelligenz besitzt. Das liegt daran, dass die Raketenwissenschaft als ein Bereich gilt, der gerade in den Bereichen Mathematik und Technik ein hohes Maß an geistiger...
