الطائرات

الطائرة ( جمع : طائرة) هي مركبة قادرة على الطيران من خلال الحصول على دعم من الهواء . وهي تواجه قوة الجاذبية باستخدام إما الرفع الساكن أو الرفع الديناميكي لجناح ، ^{[1] أو} ، في بعض الحالات، الدفع المباشر للأسفل من محركاتها. تشمل الأمثلة الشائعة للطائرات الطائرات والمروحيات والمنطاد (بما في ذلك المناطيد ) والطائرات الشراعية والطائرات الشراعية ذات المحركات الهوائية والبالونات الهوائية الساخنة . ^[2]

يُطلق على النشاط البشري المحيط بالطائرات اسم الطيران . ويُطلق على علم الطيران، بما في ذلك تصميم وبناء الطائرات، اسم علم الطيران . تُحلق الطائرات المأهولة بواسطة طيار على متنها ، في حين يمكن التحكم في المركبات الجوية غير المأهولة عن بُعد أو التحكم فيها ذاتيًا بواسطة أجهزة كمبيوتر على متنها . يمكن تصنيف الطائرات وفقًا لمعايير مختلفة، مثل نوع الرفع ودفع الطائرة (إن وجد) والاستخدام وغير ذلك.

تعود قصة الطائرات النموذجية وقصص الطيران المأهول إلى قرون عديدة؛ إلا أن أول صعود مأهول ـ ونزول آمن ـ في العصر الحديث حدث بواسطة بالونات الهواء الساخن الأكبر حجماً والتي تم تطويرها في القرن الثامن عشر. وقد أدت كل من الحربين العالميتين إلى تقدم تقني كبير. وبالتالي، يمكن تقسيم تاريخ الطائرات إلى خمسة عصور:

• رواد الطيران من التجارب الأولى حتى عام 1914
• الحرب العالمية الأولى ، 1914 إلى 1918
• الطيران في فترة ما بين الحربين العالميتين ، 1918 إلى 1939
• الحرب العالمية الثانية 1939 إلى 1945
• عصر ما بعد الحرب ، ويسمى أيضًا عصر الطائرات النفاثة ، من عام 1945 حتى يومنا هذا

تستخدم الطائرات أو المناطيد الأخف من الهواء الطفو للطفو في الهواء بنفس الطريقة التي تطفو بها السفن على الماء. وتتميز بخلية واحدة أو أكثر أو مظلات كبيرة، مملوءة بغاز رافع مثل الهيليوم أو الهيدروجين أو الهواء الساخن ، وهو أقل كثافة من الهواء المحيط. وعندما يضاف وزن غاز الرفع إلى وزن الطائرة نفسها، يكون نفس كتلة الهواء الذي تزيحه الطائرة أو أقل منها.

تم اختراع البالونات الصغيرة التي تعمل بالهواء الساخن، والتي تسمى الفوانيس السماوية ، لأول مرة في الصين القديمة قبل القرن الثالث قبل الميلاد، واستخدمت في المقام الأول في الاحتفالات الثقافية، وكانت النوع الثاني فقط من الطائرات التي تطير، وكانت الأولى هي الطائرات الورقية ، والتي تم اختراعها أيضًا لأول مرة في الصين القديمة منذ أكثر من ألفي عام (انظر أسرة هان ).

كان البالون في الأصل أي منطاد، بينما استُخدم مصطلح المنطاد للتصميمات الكبيرة التي تعمل بالطاقة - عادةً ذات الأجنحة الثابتة. [ ^{3] [4] [5] [6] [7] [8]} في عام 1919، ذُكر أن فريدريك هاندلي بيج يشير إلى "سفن الهواء"، مع أنواع ركاب أصغر حجمًا باسم "اليخوت الهوائية". ^[9] في ثلاثينيات القرن العشرين، كان يُشار أحيانًا إلى القوارب الطائرة الكبيرة العابرة للقارات باسم "سفن الهواء" أو "السفن الطائرة". ^{[10] [11]}  - على الرغم من عدم بناء أي منها بعد. بدأ ظهور البالونات التي تعمل بالطاقة، والتي تسمى بالونات المنطاد، وفي وقت لاحق الهياكل الصلبة التي تسمح بزيادة كبيرة في الحجم، في تغيير طريقة استخدام هذه الكلمات. تم إنتاج البالونات الضخمة التي تعمل بالطاقة، والتي تتميز بإطار خارجي صلب وجلد ديناميكي هوائي منفصل يحيط بأكياس الغاز، وكانت الزبلين هي الأكبر والأشهر. لم تكن هناك طائرات ثابتة الأجنحة أو بالونات غير صلبة كبيرة بما يكفي لتسمى بالمنطاد، لذا أصبح مصطلح "المنطاد" مرادفًا لهذه الطائرات. ثم أدت عدة حوادث، مثل كارثة هيندينبيرج في عام 1937، إلى زوال هذه المناطيد. في الوقت الحاضر، يُطلق على "المنطاد" اسم منطاد غير مزود بمحرك، بينما يُطلق على "المنطاد" اسم منطاد مزود بمحرك.

يُطلق على المنطاد الذي يعمل بالطاقة والقابل للتوجيه اسم المنطاد . في بعض الأحيان يُطبق هذا المصطلح فقط على البالونات غير الصلبة، وفي بعض الأحيان يُنظر إلى البالون القابل للتوجيه على أنه تعريف للمنطاد (الذي قد يكون صلبًا أو غير صلب). تتميز المناطيد غير الصلبة بوجود كيس غازي ديناميكي هوائي معتدل مع زعانف تثبيت في الخلف. سرعان ما عُرفت هذه باسم المناطيد . خلال الحرب العالمية الثانية ، تم اعتماد هذا الشكل على نطاق واسع للبالونات المربوطة ؛ في الطقس العاصف، يقلل هذا من الضغط على الحبل ويثبت المنطاد. تم اعتماد لقب المنطاد جنبًا إلى جنب مع الشكل. في العصر الحديث، يُطلق على أي منطاد أو منطاد صغير اسم منطاد، على الرغم من أن المنطاد قد يكون غير مزود بالطاقة بالإضافة إلى أنه مزود بالطاقة.

الطائرات الأثقل من الهواء أو الطائرات الأيرودينامية أكثر كثافة من الهواء وبالتالي يجب أن تجد طريقة ما للحصول على ما يكفي من الرفع للتغلب على وزن الطائرة. هناك طريقتان لإنتاج الدفع الديناميكي للأعلى - الرفع الديناميكي الهوائي عن طريق تدفق الهواء عبر الجناح (هذا التفاعل الديناميكي للجناح مع الهواء هو أصل مصطلح "الدفع الديناميكي الهوائي")، أو الرفع المدفوع في شكل رفع تفاعلي من دفع المحرك لأسفل .

الرفع الديناميكي الهوائي الذي يتضمن الأجنحة هو الأكثر شيوعًا، ويمكن تحقيقه من خلال طريقتين. تحقق الطائرات ذات الأجنحة الثابتة ( الطائرات والطائرات الشراعية ) تدفق الهواء عبر الأجنحة من خلال تحريك الطائرة بأكملها للأمام عبر الهواء، بينما تفعل الطائرات العمودية ( المروحيات والطائرات الدوارة ) ذلك من خلال وجود أجنحة متحركة ممدودة تدور بسرعة حول الصاري في مجموعة تُعرف باسم الدوار . كجناح، يجب أن يكون هناك هواء يتدفق فوق الجناح لخلق فرق ضغط بين الأعلى والأسفل، وبالتالي توليد رفع لأعلى فوق كامل المنطقة المبللة من الجناح. الجناح المرن هو جناح مصنوع من القماش أو مادة رقيقة، وغالبًا ما يتم تمديده فوق إطار صلب، على غرار أغشية الطيران في العديد من الحيوانات الطائرة والمزلقة . يتم ربط الطائرة الورقية بالأرض وتعتمد على سرعة الرياح على أجنحتها، والتي قد تكون مرنة أو صلبة أو ثابتة أو دوارة.

باستخدام الرفع بالطاقة، توجه الطائرة قوة دفع محركها عموديًا إلى الأسفل. تقلع وتهبط الطائرات ذات الإقلاع العمودي/الإقلاع القصير ، مثل طائرة Harrier jump jet وطائرة Lockheed Martin F-35B، عموديًا باستخدام الرفع بالطاقة وتنتقل إلى الرفع الديناميكي الهوائي في رحلة ثابتة.

لا يُنظر عادةً إلى الصاروخ الخالص باعتباره مركبة هوائية لأن طيرانه لا يعتمد على التفاعل مع الهواء على الإطلاق (وبالتالي يمكنه الطيران حتى في فراغ الفضاء الخارجي )؛ ومع ذلك، فإن العديد من المركبات ذات الرفع الديناميكي الهوائي تعمل بمحركات صاروخية أو تساعدها. الصواريخ التي تعمل بالصواريخ والتي تحصل على الرفع الديناميكي الهوائي بسرعة عالية جدًا بسبب تدفق الهواء فوق أجسامها هي حالة هامشية.

كانت الطائرة الورقية هي السلف للطائرات ذات الأجنحة الثابتة . فبينما تعتمد الطائرة ذات الأجنحة الثابتة على سرعتها الأمامية لخلق تدفق هواء فوق الأجنحة، فإن الطائرة الورقية مربوطة بالأرض وتعتمد على الرياح التي تهب فوق أجنحتها لتوفير الرفع. كانت الطائرات الورقية أول نوع من الطائرات التي تطير واخترعت في الصين حوالي عام 500 قبل الميلاد. وقد تم إجراء الكثير من الأبحاث الديناميكية الهوائية باستخدام الطائرات الورقية قبل توفر الطائرات التجريبية وأنفاق الرياح وبرامج النمذجة الحاسوبية.

كانت الطائرات الشراعية أول مركبة أثقل من الهواء قادرة على الطيران الحر المتحكم فيه . قامت طائرة شراعية صممها جورج كايلي بأول رحلة مأهولة حقيقية يمكن التحكم فيها في عام 1853. اخترع ويلبر وأورفيل رايت أول طائرة ثابتة الجناحين تعمل بالطاقة ويمكن التحكم فيها ( الطائرة أو الطائرة) .

بالإضافة إلى طريقة الدفع (إن وجدت)، تتميز الطائرات ذات الأجنحة الثابتة بشكل عام بتكوين أجنحتها . وأهم خصائص الأجنحة هي:

• عدد الأجنحة - أحادية السطح ، ثنائية السطح ، ثلاثية السطح ، أو متعددة السطح .
• دعم الجناح - مدعم أو معلق، صلب أو مرن.
• شكل الجناح - بما في ذلك نسبة العرض إلى الارتفاع ، وزاوية الاجتياح ، وأي اختلافات على طول الامتداد (بما في ذلك الفئة المهمة من أجنحة الدلتا ).
• موقع المثبت الأفقي إن وجد.
• زاوية ثنائية السطوح - موجبة، أو صفر، أو سالبة (غير سطحية).

يمكن للطائرة ذات الهندسة المتغيرة تغيير تكوين أجنحتها أثناء الطيران.

الجناح الطائر ليس له جسم، على الرغم من أنه قد يحتوي على بثور أو حُفَر صغيرة. والعكس من ذلك هو جسم الرفع ، الذي لا يحتوي على أجنحة، على الرغم من أنه قد يحتوي على أسطح تثبيت وتحكم صغيرة.

لا تعتبر المركبات ذات الأجنحة المؤثرة على الأرض طائرات بشكل عام. ^[12] فهي "تطير" بكفاءة بالقرب من سطح الأرض أو الماء، مثل الطائرات التقليدية أثناء الإقلاع. ومن الأمثلة على ذلك طائرة إيكرانوبلاين الروسية الملقبة بـ " وحش بحر قزوين ". تعتمد الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية أيضًا على التأثير الأرضي للبقاء في الجو بأقل قدر من قوة الطيار، ولكن هذا فقط لأنها ضعيفة للغاية - في الواقع، هيكل الطائرة قادر على الطيران على ارتفاعات أعلى.

تستخدم الطائرات ذات الأجنحة الدوارة دوارًا دوارًا بشفرات ذات مقطع عرضي على شكل جناح ( جناح دوار ) لتوفير الرفع. تشمل الأنواع المروحيات والطائرات ذات الدوران الذاتي والعديد من المركبات الهجينة مثل الطائرات ذات الدوران الذاتي والطائرات ذات الأجنحة الدوارة المركبة.

تحتوي المروحيات على دوار يتم تدويره بواسطة عمود مدفوع بمحرك. يدفع الدوار الهواء إلى الأسفل لخلق قوة الرفع. من خلال إمالة الدوار إلى الأمام، يتم إمالة التدفق إلى الأسفل إلى الخلف، مما ينتج عنه قوة دفع للطيران إلى الأمام. تحتوي بعض المروحيات على أكثر من دوار واحد وبعضها يحتوي على دوارات يتم تدويرها بواسطة نفاثات غازية عند الأطراف. تحتوي بعضها على دوار ذيل لمقاومة دوران الدوار الرئيسي، وللمساعدة في التحكم في الاتجاه.

تحتوي الطائرات ذات الدوارات على دوارات غير مزودة بمحركات، مع وجود محطة طاقة منفصلة لتوفير الدفع. يتم إمالة الدوار للخلف. عندما تتحرك الطائرة ذات الدوارات للأمام، ينفخ الهواء لأعلى عبر الدوار، مما يجعله يدور. يزيد هذا الدوران من سرعة تدفق الهواء فوق الدوار، لتوفير الرفع. الطائرات ذات الدوارات هي طائرات ذات دوارات غير مزودة بمحركات، يتم سحبها لمنحها سرعة للأمام أو ربطها بمرساة ثابتة في الرياح العاتية للطيران بالطائرات الورقية.

تحتوي الطائرات العمودية المركبة على أجنحة توفر بعض أو كل الرفع أثناء الطيران الأمامي. وهي تُصنف حاليًا على أنها أنواع رفع تعمل بالطاقة وليس طائرات عمودية. تحتوي الطائرات ذات المراوح المائلة (مثل Bell Boeing V-22 Osprey ) والطائرات ذات الأجنحة المائلة والطائرات ذات الذيل المائل والطائرات ذات الأجنحة المغطاة على دوارات/ مراوح أفقية للطيران الرأسي ورأسية للطيران الأمامي.

• الجسم الرافع هو جسم طائرة مصمم لإنتاج قوة الرفع. إذا كانت هناك أي أجنحة، فهي صغيرة جدًا بحيث لا توفر رفعًا كبيرًا وتُستخدم فقط للاستقرار والتحكم. الأجسام الرافعة ليست فعالة: فهي تعاني من مقاومة عالية، ويجب أن تسافر أيضًا بسرعة عالية لتوليد ما يكفي من الرفع للطيران. كانت العديد من النماذج الأولية البحثية، مثل Martin Marietta X-24 ، والتي أدت إلى مكوك الفضاء ، عبارة عن أجسام رافعة، على الرغم من أن مكوك الفضاء ليس كذلك، وتحصل بعض الصواريخ الأسرع من الصوت على الرفع من تدفق الهواء فوق جسم أنبوبي.
• تعتمد أنواع الرفع الآلي على الرفع المشتق من المحرك للإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ). تنتقل معظم الأنواع إلى الرفع ذي الأجنحة الثابتة للطيران الأفقي. تشمل فئات أنواع الرفع الآلي طائرات VTOL النفاثة (مثل Harrier jump jet ) والطائرات المائلة ، مثل Bell Boeing V-22 Osprey ، وغيرها. تعتمد بعض التصميمات التجريبية بالكامل على قوة دفع المحرك لتوفير الرفع طوال الرحلة بأكملها، بما في ذلك منصات التحليق الشخصية ذات الرفع المروحي وحقائب الظهر النفاثة.تشمل تصميمات أبحاث VTOL جهاز قياس الدفع من Rolls-Royce .
• تستخدم بعض الأجنحة الدوارة أجنحة ذات محور أفقي، حيث يولد تدفق الهواء عبر دوار دوار قوة رفع. تستخدم طائرة فليتنر أسطوانة دوارة، وتحصل على قوة الرفع من تأثير ماجنوس . تستخدم FanWing مروحة ذات تدفق متقاطع ، بينما تتألف cyclogyro الأكثر تعقيدًا من الناحية الميكانيكية من أجنحة متعددة تدور معًا حول محور مركزي.
• يحصل الطائر الطائر على الدفع عن طريق رفرفة أجنحته.

أصغر الطائرات هي الألعاب/العناصر الترفيهية والطائرات النانوية .

أكبر طائرة من حيث الأبعاد والحجم (اعتبارًا من عام 2016) هي الطائرة British Airlander 10 التي يبلغ طولها 302 قدمًا (92 مترًا) ، وهي عبارة عن منطاد هجين، مزود بطائرات هليكوبتر وأجنحة ثابتة، ويقال إنها قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 90 ميلاً في الساعة (140 كم / ساعة؛ 78 عقدة)، وتحمل جوي لمدة أسبوعين مع حمولة تصل إلى 22050 رطلاً (10000 كجم). ^{[13] [14] [15]}

كانت أكبر طائرة من حيث الوزن وأكبر طائرة ثابتة الجناحين تم بناؤها على الإطلاق، اعتبارًا من عام 2016 ^[تحديث]، هي أنتونوف أن-225 مريا . كان طول طائرة النقل ذات المحركات الستة التي بناها الاتحاد السوفيتي ( جمهورية أوكرانيا الاشتراكية السوفياتية ) في الثمانينيات 84 مترًا (276 قدمًا)، وباع جناحيها 88 مترًا (289 قدمًا). تحمل الرقم القياسي العالمي للحمولة، بعد نقل 428834 رطلاً (194516 كجم) من البضائع، وطارت حمولات 100 طن (220000 رطل) تجاريًا. مع أقصى وزن محمل يتراوح بين 550-700 طن (1210000-1540000 رطل)، كانت أيضًا أثقل طائرة تم بناؤها حتى الآن. يمكن أن تطير بسرعة 500 ميل في الساعة (800 كم / ساعة؛ 430 عقدة). ^{[16] [17] [18] [19] [20]} تم تدمير الطائرة أثناء الحرب الروسية الأوكرانية . ^[21]

أكبر الطائرات العسكرية هي الطائرة الأوكرانية أنتونوف أن-124 روسلان (ثاني أكبر طائرة في العالم، وتستخدم أيضًا كوسيلة نقل مدنية)، ^[22] وطائرة النقل الأمريكية لوكهيد سي-5 جالاكسي ، التي تزن محملة أكثر من 380 طنًا (840000 رطل). ^{[20] [23] أما طائرة} هيوز إتش-4 هيركوليز "سبروس جوس" ذات الثمانية محركات والمكبس/المروحة - وهي طائرة نقل خشبية أمريكية من الحرب العالمية الثانية ذات جناحين أكبر (94 مترًا/260 قدمًا) من أي طائرة حالية وارتفاع ذيل يساوي أطول طائرة (إيرباص إيه 380-800 بارتفاع 24.1 مترًا/78 قدمًا) - فقد طارت قفزة قصيرة واحدة فقط في أواخر الأربعينيات ولم تطير أبدًا خارج تأثير الأرض . ^[20]

أكبر الطائرات المدنية، بصرف النظر عن An-225 وAn-124 المذكورتين أعلاه، هي طائرة نقل البضائع إيرباص بيلوغا المشتقة من طائرة الركاب النفاثة إيرباص A300 ، وطائرة نقل البضائع بوينج دريمليفتر المشتقة من طائرة الركاب النفاثة بوينج 747 (كانت طائرة 747-200B، عند إنشائها في الستينيات، أثقل طائرة تم بناؤها على الإطلاق، بوزن أقصى يزيد عن 400 طن (880000 رطل))، ^[23] وطائرة الركاب النفاثة ذات الطابقين إيرباص A380 "سوبر جامبو" (أكبر طائرة ركاب في العالم). ^{[20] [24]}

أسرع طائرة ذات أجنحة ثابتة وأسرع طائرة شراعية هي مكوك الفضاء ، الذي عاد إلى الغلاف الجوي بسرعة تقترب من 25 ماخ أو 17500 ميل في الساعة (28200 كم / ساعة) ^[25]

كانت أسرع رحلة مسجلة لطائرة تعمل بالطاقة وأسرع رحلة مسجلة لطائرة تعمل بالطاقة الهوائية لطائرة ناسا إكس-43 أ بيجاسوس ، وهي طائرة بحثية تجريبية تعمل بمحرك سكرامجت، ذات جسم رافع ، بسرعة 9.68 ماخ أو 6755 ميل في الساعة (10870 كم / ساعة) في 16 نوفمبر 2004. ^[26]

قبل X-43A، كانت أسرع رحلة مسجلة لطائرة تعمل بالطاقة، ولا تزال تحمل الرقم القياسي لأسرع طائرة تعمل بالطاقة المأهولة، هي طائرة North American X-15 ، وهي طائرة تعمل بالطاقة الصاروخية بسرعة 6.7 ماخ أو 7274 كم/ساعة (4520 ميلاً في الساعة) في 3 أكتوبر 1967. ^[27]

أسرع طائرة مأهولة تعمل بالطاقة الهوائية هي طائرة لوكهيد إس آر-71 بلاك بيرد ، وهي طائرة استطلاع أمريكية ذات أجنحة ثابتة، وصلت إلى سرعة 3530 كم/ساعة (2193 ميلاً في الساعة) في 28 يوليو 1976. ^[28]

الطائرات الشراعية هي طائرات أثقل من الهواء ولا تستخدم الدفع بمجرد أن تحلق في الهواء. يمكن أن يتم الإقلاع عن طريق الإطلاق للأمام وللأسفل من مكان مرتفع، أو عن طريق السحب في الهواء على حبل سحب، إما عن طريق رافعة أو مركبة أرضية، أو عن طريق طائرة "سحب" تعمل بالطاقة. لكي تحافظ الطائرة الشراعية على سرعتها الأمامية ورفعها، يجب أن تهبط بالنسبة للهواء (ولكن ليس بالضرورة بالنسبة للأرض). يمكن للعديد من الطائرات الشراعية "التحليق"، أي اكتساب الارتفاع من التيارات الصاعدة مثل التيارات الحرارية. تم تصميم وبناء أول مثال عملي يمكن التحكم فيه من قبل العالم والرائد البريطاني جورج كايلي ، والذي يعتبره الكثيرون أول مهندس طيران. الأمثلة الشائعة للطائرات الشراعية هي الطائرات الشراعية والطائرات الشراعية المعلقة والطائرات الشراعية الشراعية .

تتحرك البالونات مع الريح، على الرغم من أن الطيار يستطيع التحكم في الارتفاع، إما عن طريق تسخين الهواء أو عن طريق تحرير الصابورة، مما يعطي بعض التحكم في الاتجاه (نظرًا لأن اتجاه الرياح يتغير مع الارتفاع). يمكن للبالون الهجين على شكل جناح أن ينزلق في اتجاه معين عند الارتفاع أو الهبوط؛ لكن البالون الكروي الشكل لا يتمتع بمثل هذا التحكم في الاتجاه.

الطائرات الورقية هي طائرات ^[29] مربوطة بالأرض أو بجسم آخر (ثابت أو متحرك) يحافظ على التوتر في الحبل أو خط الطائرة الورقية ؛ وهي تعتمد على الرياح الافتراضية أو الحقيقية التي تهب فوقها وتحتها لتوليد الرفع والسحب. الطائرات الورقية هي هجينة من البالونات والطائرات الورقية يتم تشكيلها وربطها للحصول على انحرافات في الطيران، ويمكن أن تكون أخف من الهواء، أو طافية بشكل محايد، أو أثقل من الهواء.

تحتوي الطائرات التي تعمل بالطاقة على مصدر واحد أو أكثر للطاقة الميكانيكية على متنها، وعادة ما تكون محركات الطائرات على الرغم من استخدام المطاط والقوى العاملة أيضًا. معظم محركات الطائرات إما محركات ترددية خفيفة الوزن أو توربينات غازية . يتم تخزين وقود المحرك في خزانات، عادةً في الأجنحة ولكن الطائرات الأكبر حجمًا تحتوي أيضًا على خزانات وقود إضافية في جسم الطائرة .

تستخدم الطائرات ذات المراوح مراوح واحدة أو أكثر (براغي هوائية) لتوليد قوة دفع في اتجاه أمامي. وعادة ما يتم تثبيت المروحة أمام مصدر الطاقة في شكل جرار ولكن يمكن تثبيتها خلفه في شكل دافع . وتشمل الاختلافات في تصميم المروحة مراوح تدور عكس اتجاه التيار ومراوح مجاري الهواء .

تم استخدام العديد من أنواع محطات الطاقة لتشغيل المراوح. استخدمت المناطيد المبكرة القوة البشرية أو المحركات البخارية . تم استخدام محرك المكبس الاحتراق الداخلي الأكثر عملية لجميع الطائرات ذات الأجنحة الثابتة تقريبًا حتى الحرب العالمية الثانية ولا يزال يستخدم في العديد من الطائرات الأصغر حجمًا. تستخدم بعض الأنواع محركات توربينية لتشغيل المروحة في شكل توربيني أو مروحة . تم تحقيق الطيران بالطاقة البشرية ، لكنه لم يصبح وسيلة نقل عملية. كما استخدمت الطائرات والنماذج بدون طيار مصادر طاقة مثل المحركات الكهربائية والأربطة المطاطية.

تستخدم الطائرات النفاثة محركات نفاثة تتنفس الهواء ، والتي تأخذ الهواء وتحرق الوقود معه في غرفة الاحتراق ، وتسرع العادم إلى الخلف لتوفير الدفع.

تتضمن تكوينات المحرك النفاث المختلفة المحرك التوربيني النفاث والمحرك التوربيني المروحي ، مع إضافة حارق لاحق في بعض الأحيان . وتشمل تلك التي لا تحتوي على توربينات دوارة المحرك النفاث النبضي والمحرك النفاث الكبش . لا تنتج هذه المحركات البسيطة ميكانيكيًا أي دفع عندما تكون ثابتة، لذلك يجب إطلاق الطائرة إلى سرعة الطيران باستخدام منجنيق، مثل القنبلة الطائرة V-1 ، أو صاروخ، على سبيل المثال. تشمل أنواع المحركات الأخرى المحرك النفاث والمحرك ثنائي الدورة Pratt & Whitney J58 .

بالمقارنة مع المحركات التي تستخدم المراوح، يمكن للمحركات النفاثة توفير قوة دفع أعلى بكثير وسرعات أعلى وكفاءة أكبر فوق حوالي 40000 قدم (12000 متر). ^[30] كما أنها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من الصواريخ . ونتيجة لذلك، تستخدم جميع الطائرات الكبيرة أو عالية السرعة أو عالية الارتفاع تقريبًا محركات نفاثة.

تحتوي بعض الطائرات العمودية، مثل المروحيات ، على جناح دوار أو دوار يعمل بالطاقة ، حيث يمكن إمالة قرص الدوار قليلاً للأمام بحيث يتم توجيه نسبة من رفعه للأمام. يمكن تشغيل الدوار، مثل المروحة، من خلال مجموعة متنوعة من الطرق مثل محرك المكبس أو التوربين. كما استخدمت التجارب فوهات نفاثة في أطراف شفرات الدوار .

• تم إجراء تجارب على الطائرات التي تعمل بالصواريخ من حين لآخر، حتى أن مقاتلة Messerschmitt Me 163 Komet شاركت في الحرب العالمية الثانية. ومنذ ذلك الحين، اقتصر استخدامها على الطائرات البحثية، مثل North American X-15 ، التي سافرت إلى الفضاء حيث لا يمكن للمحركات التي تتنفس الهواء العمل (تحمل الصواريخ مؤكسدها الخاص). غالبًا ما يتم استخدام الصواريخ كمكمل لمحطة الطاقة الرئيسية، عادةً للإقلاع بمساعدة الصواريخ للطائرات المحملة بشكل كبير، ولكن أيضًا لتوفير القدرة على الاندفاع بسرعة عالية في بعض التصميمات الهجينة مثل Saunders-Roe SR.53 .
• يحصل الطائر الطائر على الدفع عن طريق رفرفة أجنحته.

يتم تصميم الطائرات وفقًا للعديد من العوامل مثل طلب العملاء والشركات المصنعة وبروتوكولات السلامة والقيود المادية والاقتصادية. بالنسبة للعديد من أنواع الطائرات، يتم تنظيم عملية التصميم من قبل هيئات صلاحية الطيران الوطنية.

يتم تقسيم الأجزاء الرئيسية للطائرة بشكل عام إلى ثلاث فئات:

• يشتمل الهيكل (" هيكل الطائرة " ^{[31] [32] [33] [34]} ) على العناصر الحاملة الرئيسية والمعدات المرتبطة بها، بالإضافة إلى أدوات التحكم في الطيران.
• يشتمل نظام الدفع (" محطة توليد الطاقة " ^{[31] [32] [35]} ) (إذا كان يعمل بالطاقة) على مصدر الطاقة والمعدات المرتبطة به، كما هو موضح أعلاه.
• تشتمل إلكترونيات الطيران على أنظمة التحكم الكهربائية والإلكترونية والملاحة والاتصالات. ^{[31] [32] [34] [36]}

يختلف النهج المتبع في التصميم الهيكلي بشكل كبير بين أنواع الطائرات المختلفة. فبعضها، مثل الطائرات الشراعية، تتكون فقط من مواد مرنة تعمل تحت الشد وتعتمد على الضغط الديناميكي الهوائي للاحتفاظ بشكلها. وبالمثل، يعتمد البالون على ضغط الغاز الداخلي، ولكن قد يكون به سلة صلبة أو جندول معلق أسفله لحمل حمولته. غالبًا ما استخدمت الطائرات المبكرة، بما في ذلك المناطيد ، غطاءً من القماش المرن المخدر للطائرات لإعطاء غلاف هوائي ناعم إلى حد معقول ممتد فوق إطار صلب. استخدمت الطائرات اللاحقة تقنيات شبه أحادية الهيكل ، حيث يكون جلد الطائرة صلبًا بما يكفي لتقاسم الكثير من أحمال الطيران. في التصميم أحادي الهيكل الحقيقي لا يوجد هيكل داخلي متبقي.

تعتمد الأجزاء الهيكلية الرئيسية للطائرة على نوعها.

تتميز الأنواع الأخف من الهواء بوجود كيس غاز واحد أو أكثر، وعادة ما يكون لها هيكل داعم من الكابلات المرنة أو إطار صلب يسمى الهيكل. يمكن أيضًا ربط عناصر أخرى مثل المحركات أو الجندول بالهيكل الداعم.

تتميز الأنواع الأثقل من الهواء بجناح واحد أو أكثر وجسم مركزي . يحمل جسم الطائرة عادةً أيضًا ذيلًا أو مجموعة ذيل من أجل الاستقرار والتحكم، وعربة سفلية للإقلاع والهبوط. قد توجد المحركات على جسم الطائرة أو الأجنحة. في الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، تكون الأجنحة متصلة بشكل صارم بجسم الطائرة، بينما في الطائرات العمودية تكون الأجنحة متصلة بعمود رأسي دوار. تستخدم التصميمات الأصغر أحيانًا مواد مرنة لجزء أو كل الهيكل، مثبتة في مكانها إما بواسطة إطار صلب أو عن طريق ضغط الهواء. تتكون الأجزاء الثابتة من الهيكل من هيكل الطائرة .

يُطلق على مصدر الطاقة المحركة للطائرة عادةً اسم محطة توليد الطاقة ، ويشمل المحرك أو الموتور ، والمروحة أو الدوار (إن وجدت)، وفوهات النفاثات ومحولات الدفع (إن وجدت)، والملحقات الأساسية لعمل المحرك أو الموتور (على سبيل المثال: المبدئ ، ونظام الإشعال ، ونظام السحب ، ونظام العادم ، ونظام الوقود ، ونظام التشحيم ، ونظام تبريد المحرك ، وأدوات التحكم في المحرك). ^{[31] [32] [35]}

تعتمد الطائرات التي تعمل بالطاقة عادةً على محركات الاحتراق الداخلي ( المكبس ^[37] أو التوربينات ^[38] ) التي تحرق الوقود الأحفوري - البنزين عادةً ( avgas ) أو وقود الطائرات النفاثة . يعمل عدد قليل جدًا منها بقوة الصواريخ أو الدفع النفاث أو المحركات الكهربائية أو محركات الاحتراق الداخلي من أنواع أخرى أو تستخدم أنواعًا أخرى من الوقود. تم تشغيل عدد قليل جدًا منها، للرحلات القصيرة، بطاقة العضلات البشرية (على سبيل المثال: Gossamer Condor ). ^{[39] [40] [41]}

تشمل الأجهزة الإلكترونية للطيران أي أنظمة إلكترونية للتحكم في طيران الطائرات والمعدات ذات الصلة، بما في ذلك أجهزة قمرة القيادة الإلكترونية ، والملاحة، والرادار ، والمراقبة، وأنظمة الاتصالات . ^{[31] [32] [34] [36]}

يشير غلاف طيران الطائرة إلى قدراتها التصميمية المعتمدة من حيث السرعة الجوية وعامل التحميل والارتفاع. ^{[42] [43]} يمكن أن يشير المصطلح أيضًا إلى تقييمات أخرى لأداء الطائرة مثل القدرة على المناورة. عندما يتم إساءة استخدام الطائرة، على سبيل المثال عن طريق الغوص بها بسرعة عالية جدًا، يُقال إنها طارت خارج الغلاف ، وهو أمر يُعتبر تهورًا لأنه تم تجاوز حدود التصميم التي وضعها المصنع. قد يكون لتجاوز الغلاف نتيجة معروفة مثل الرفرفة أو الدخول في دوران غير قابل للاسترداد (أسباب محتملة للحدود).

المدى هو المسافة التي يمكن للطائرة أن تطيرها بين الإقلاع والهبوط ، ويقتصر على الوقت الذي يمكن أن تظل فيه في الهواء.

بالنسبة للطائرات التي تعمل بالطاقة، يتم تحديد الحد الزمني من خلال حمولة الوقود ومعدل الاستهلاك.

بالنسبة للطائرات غير المزودة بمحركات، فإن أقصى وقت طيران يقتصر على عوامل مثل الظروف الجوية وتحمل الطيار. العديد من أنواع الطائرات مقيدة بساعات النهار، في حين أن البالونات محدودة بإمداداتها من غاز الرفع. يمكن اعتبار المدى على أنه متوسط ​​السرعة الأرضية مضروبة في أقصى وقت في الهواء.

تُعد طائرة إيرباص A350-900ULR من بين الطائرات ذات المدى الأطول. ^[44]

ديناميكيات الطيران هي علم توجيه المركبات الجوية والتحكم فيها في ثلاثة أبعاد. المعلمات الثلاثة المهمة لديناميكيات الطيران هي زوايا الدوران حول ثلاثة محاور تمر عبر مركز ثقل المركبة ، والمعروفة باسم الميل والانقلاب والانحراف .

• اللفة هي دوران حول المحور الطولي (ما يعادل التدحرج أو ميلان السفينة) مما يؤدي إلى حركة لأعلى ولأسفل لأطراف الجناح يتم قياسها من خلال زاوية اللفة أو الميل.
• الخطوة هي دوران حول المحور الأفقي الجانبي مما يؤدي إلى حركة لأعلى ولأسفل لأنف الطائرة يتم قياسها من خلال زاوية الهجوم .
• الانحراف هو دوران حول المحور الرأسي مما يؤدي إلى حركة من جانب إلى جانب للأنف تعرف باسم الانزلاق الجانبي.

تهتم ديناميكيات الطيران باستقرار وتحكم دوران الطائرة حول كل من هذه المحاور.

تميل الطائرة غير المستقرة إلى الانحراف عن مسار رحلتها المقصود، وبالتالي يصعب طيرانها. تميل الطائرة المستقرة للغاية إلى البقاء على مسار رحلتها ويصعب المناورة بها. لذلك، من المهم لأي تصميم أن يحقق الدرجة المطلوبة من الاستقرار. منذ الاستخدام الواسع النطاق لأجهزة الكمبيوتر الرقمية، أصبح من الشائع بشكل متزايد أن تكون التصميمات غير مستقرة بطبيعتها وتعتمد على أنظمة التحكم المحوسبة لتوفير الاستقرار الاصطناعي.

الجناح الثابت غير مستقر عادةً في الميلان والانقلاب والانحراف. تتطلب استقرارات الميلان والانحراف في تصميمات الأجنحة الثابتة التقليدية مثبتات أفقية ورأسية ، ^{[45] [46]} تعمل بشكل مشابه للريش على السهم. ^[47] تسمح هذه الأسطح المستقرة بتوازن القوى الديناميكية الهوائية وتثبيت ديناميكيات الطيران للميلان والانحراف. ^{[45] [46]} عادة ما يتم تثبيتها على قسم الذيل ( الذيل )، على الرغم من أنه في تصميم كانارد ، يحل الجناح الخلفي الرئيسي محل مقدمة كانارد كمثبت للميل. تعتمد الأجنحة المزدوجة والطائرات عديمة الذيل على نفس القاعدة العامة لتحقيق الاستقرار، حيث يكون السطح الخلفي هو السطح المستقر.

عادةً ما يكون الجناح الدوار غير مستقر في حالة الانحراف، مما يتطلب وجود مثبت رأسي.

عادةً ما يكون البالون مستقرًا جدًا في الانحدار والانقلاب بسبب الطريقة التي يتم بها تعليق الحمولة أسفل مركز الرفع.

تمكن أسطح التحكم في الطيران الطيار من التحكم في موقف طيران الطائرة وعادة ما تكون جزءًا من الجناح أو مثبتة على سطح الاستقرار المرتبط به أو متكاملة معه. كان تطويرها تقدمًا بالغ الأهمية في تاريخ الطائرات، التي كانت حتى تلك النقطة غير قابلة للتحكم أثناء الطيران.

يطور مهندسو الطيران أنظمة تحكم لتوجيه المركبة (موقفها) حول مركز كتلتها . تتضمن أنظمة التحكم محركات تعمل على فرض قوى في اتجاهات مختلفة، وتولد قوى دورانية أو عزم دوران حول المركز الديناميكي الهوائي للطائرة، وبالتالي تدوير الطائرة في الميل أو التدحرج أو الانحراف. على سبيل المثال، عزم الدوران هو قوة رأسية يتم تطبيقها على مسافة للأمام أو للخلف من المركز الديناميكي الهوائي للطائرة، مما يتسبب في ميل الطائرة لأعلى أو لأسفل. تُستخدم أنظمة التحكم أيضًا في بعض الأحيان لزيادة أو تقليل السحب، على سبيل المثال لإبطاء الطائرة إلى سرعة آمنة للهبوط.

القوتين الديناميكيتين الهوائيتين الرئيسيتين المؤثرتين على أي طائرة هما الرفع الذي يدعمها في الهواء والسحب الذي يعارض حركتها. يمكن أيضًا استخدام أسطح التحكم أو التقنيات الأخرى للتأثير على هذه القوى بشكل مباشر، دون التسبب في أي دوران.

تسمح الطائرات بالسفر لمسافات طويلة وبسرعة عالية وقد تكون وسيلة نقل أكثر كفاءة في استهلاك الوقود في بعض الظروف. ومع ذلك، فإن الطائرات لها تأثيرات بيئية ومناخية تتجاوز اعتبارات كفاءة الوقود . كما أنها صاخبة نسبيًا مقارنة بأشكال السفر الأخرى، وتولد الطائرات عالية الارتفاع خطوطًا كثيفة ، والتي تشير الأدلة التجريبية إلى أنها قد تغير أنماط الطقس .

يتم إنتاج الطائرات بأنواع مختلفة ومحسنة لاستخدامات مختلفة؛ الطائرات العسكرية ، والتي لا تشمل فقط أنواعًا قتالية ولكن أيضًا العديد من أنواع الطائرات الداعمة، والطائرات المدنية ، والتي تشمل جميع الأنواع غير العسكرية، التجريبية والنموذجية.

الطائرة العسكرية هي أي طائرة يتم تشغيلها بواسطة قوة مسلحة قانونية أو تمردية من أي نوع. ^[48] يمكن أن تكون الطائرة العسكرية إما مقاتلة أو غير مقاتلة:

• الطائرات المقاتلة هي طائرات مصممة لتدمير معدات العدو باستخدام تسليحها الخاص. ^[48] تنقسم الطائرات المقاتلة على نطاق واسع إلى مقاتلات وقاذفات ، مع عدة أنواع بينهما، مثل قاذفات المقاتلات وطائرات الهجوم ، بما في ذلك طائرات الهليكوبتر الهجومية .
• لا يتم تصميم الطائرات غير القتالية للقيام بمهام قتالية أساسية، ولكنها قد تحمل أسلحة للدفاع عن النفس. وتشمل الأدوار غير القتالية البحث والإنقاذ والاستطلاع والمراقبة والنقل والتدريب والتزود بالوقود جواً . وغالبًا ما تكون هذه الطائرات أشكالاً مختلفة من الطائرات المدنية.

معظم الطائرات العسكرية تعمل بمحركات أثقل من الهواء. كما تم استخدام أنواع أخرى، مثل الطائرات الشراعية والبالونات، كطائرات عسكرية؛ على سبيل المثال، تم استخدام البالونات للمراقبة أثناء الحرب الأهلية الأمريكية والحرب العالمية الأولى ، وتم استخدام الطائرات الشراعية العسكرية أثناء الحرب العالمية الثانية لإنزال القوات.

تنقسم الطائرات المدنية إلى نوعين : تجاري وعام ، إلا أن هناك بعض التداخلات.

تشمل الطائرات التجارية الأنواع المصممة للرحلات الجوية المنتظمة والعارضة، والتي تحمل الركاب والبريد والبضائع الأخرى . أما الأنواع الأكبر حجمًا التي تحمل الركاب فهي طائرات الركاب، وأكبرها طائرات عريضة البدن . كما تُستخدم بعض الأنواع الأصغر حجمًا في الطيران العام ، وتُستخدم بعض الأنواع الأكبر حجمًا كطائرات لكبار الشخصيات .

الطيران العام هو مصطلح شامل يغطي أنواعًا أخرى من الاستخدام الخاص (حيث لا يتقاضى الطيار أجرًا مقابل الوقت أو النفقات) والاستخدام التجاري، وينطوي على مجموعة واسعة من أنواع الطائرات مثل الطائرات التجارية (bizjets) ، والطائرات التدريبية ، والطائرات المنزلية الصنع ، والطائرات الشراعية ، والطائرات الحربية ، والبالونات الهوائية الساخنة على سبيل المثال لا الحصر. الغالبية العظمى من الطائرات اليوم هي أنواع طيران عام.

الطائرة التجريبية هي طائرة لم يتم اختبارها بالكامل في الطيران، أو تحمل شهادة صلاحية طيران خاصة ، تسمى شهادة تجريبية في لغة الولايات المتحدة. غالبًا ما يعني هذا أن الطائرة تختبر تقنيات فضائية جديدة، على الرغم من أن المصطلح يشير أيضًا إلى الطائرات المبنية من قبل هواة والطائرات المبنية على مجموعات، والتي يعتمد العديد منها على تصميمات مجربة.

الطائرة النموذجية هي نوع صغير من الطائرات بدون طيار تم تصنيعه للطيران من أجل المتعة أو للعرض الثابت أو لإجراء أبحاث ديناميكية هوائية أو لأغراض أخرى. النموذج المصغر هو نسخة طبق الأصل من تصميم أكبر.

• آلات الطيران المبكرة
• سجل ارتفاع الرحلة
• قائمة الطائرات
• قائمة الطائرات المدنية
• قائمة الطائرات المقاتلة
• قائمة الطائرات الفردية
• قائمة الطائرات الكبيرة
• قائمة مصطلحات الطيران والفضاء والطيران

• اختطاف طائرة
• رصد الطائرات
• مراقبة الحركة الجوية
• مطار
• سيارة طائرة
• مركبة جوية شخصية
• المظلة الكهربائية
• المركبة الفضائية
• طائرة فضائية

• جانستون، بيل (1987). قاموس جينز للفضاء الجوي 1987. لندن، إنجلترا: شركة جينز للنشر المحدودة. رقم ISBN 978-0-7106-0365-4.

• تطور الطائرات الحديثة (ناسا) أرشيف 27 ديسمبر 2007 على موقع واي باك مشين
• المتحف الافتراضي
• متحف سميثسونيان للطيران والفضاء - مجموعة متاحة عبر الإنترنت مع التركيز بشكل خاص على تاريخ الطائرات والمركبات الفضائية
• آلات طيران مبكرة مذهلة أرشيف بتاريخ 13 ديسمبر 2009 على موقع Wayback Machine عرض شرائح بواسطة مجلة Life

• الخطوط الجوية.نت
• قاموس الطيران - مصطلحات وعبارات ومصطلحات خاصة بالطيران مجانية
• صفحة الطيران في مجلة نيو ساينتست