2003; honderd jaar sinds eerste gemotoriseerde vlucht

De Douglas DC-3, uit 1935, (hierboven) wordt bestuurd met handkracht van de piloten. De bewegingen van de piloten worden overgebracht met dunne staalkabels die over katrollen lopen (dat zijn wieltjes met een gleuf erin). Op die manier laten ze de ailerons (rolroeren), hoogteroeren en richtingsroer bewegen. De Wrights bestuurden hun Flyer eigenlijk al net zo. De DC-3 heeft dubbele besturing. Dat heeft voordelen. Als piloten in slecht weer terecht komen moeten ze beiden aan de stuurkolommen werken, om genoeg kracht te leveren om het vliegtuig te blijven besturen..
Tegen 1940 werden de vliegtuigen zo groot, dat de piloten niet sterk genoeg waren om een vliegtuig in zware omstandigheden te besturen. Zij hadden dus hulp nodig en die was er in de vorm van hydraulische bekrachtiging. Hydraulisch wil zeggen, dat er gebruik gemaakt wordt van vloeistof. Hydraulische vloeistof dus. In het remsysteem van auto's zit het bijvoorbeeld ook. Het lijkt op olie en vaak is olie inderdaad de grondstof voor deze vloeistof. Het werken met hydraulische systemen was al lang bekend voor 1940, want het landingsgestel van een DC-3 bijvoorbeeld, werd al hydraulisch bediend. Voor zo'n systeem is een pomp nodig die de hydraulische vloeistof uit een tank pompt. Een vliegtuig heeft er meer, want het systeem is vaak viervoudig uitgevoerd voor de veiligheid. De pompen worden aangedreven door de vliegtuigmotoren. Dan zijn er leidingen nodig die de hydraulische vloeistof naar de plaats brengen waar die nodig is. En tenslotte zijn er de actuators (ik houd het Engelse woord maar aan). Die actuators brengen de kracht over. Hoe werken die?

De bedieningsklep (selector valve) staat zo dat de hydraulische vloeistof (rood)
boven op de zuiger (piston) drukt. De zuiger gaat naar binnen en "trekt" aan het
rolroer. De vloeistof achter de zuiger (blauw) wordt weggedrukt richting opslagtank.
achter de zuiger.

Hier is het net andersom. De klep staat in een andere stand en nu wordt de vloeistof
achter de zuiger gepompt (rood). De zuiger gaat naar buiten en het roer wordt
nu "geduwd".
De vloeistof boven de zuiger (blauw) wordt weggedrukt naar de opslagtank.

Nu is dit (in de tekening boven) een "alles of niets" systeem. In werkelijkheid is de bedieningsklep veel slimmer uitgevoerd, zodat heel kleine bewegingen mogelijk zijn. Een dergelijk systeem kan ook snel reageren, wat erg belangrijk is bij de besturing van een vliegtuig.
Eerder werd al gezegd dat een hydraulisch systeem tegenwoordig vaak viervoudig is uitgevoerd. Als er dus een pomp kapot gaat of een leiding lekt, zijn er nog genoeg systemen over om veilig verder te vliegen. Tenslotte hangen de levens van honderden mensen van het hydraulische systeem af. Maar zo'n systeem zou wel erg zwaar worden als er heel veel leidingen door het vliegtuig zouden lopen. Daarom maakt men nog steeds gebruik van kabels. Op de foto hieronder zie je in het plafond van een 747 stalen kabels lopen die achter in de staart kleppen bedienen. Die kleppen bedienen weer de hydraulische actuators:

De cirkels laten zien om welke kabels het gaat. Het groenachtige spul is isolatiemateriaal voor de temperatuur en vooral het geluid.
Om het gewicht laag te houden werkt het hydraulische systeem bij een zeer hoge druk: ruim 200 kg. per vierkante centimeter. Dat is honderd keer zoveel als de druk in een autoband. De hydraulische leidingen en ook de actuators kunnen dan betrekkelijk klein zijn, want er gaat weinig vloeistof door, omdat de druk zo hoog is. Bij de nieuwe Airbus A 380 is de druk zelfs 350 kg/cm².

Alle piloten van grote vliegtuigen hebben ooit op een klein vliegtuig les gehad. Zij weten dat je in bepaalde situaties steviger aan de stuurknuppel moet trekken en duwen. Om ze in grote vliegtuigen toch het idee te geven dat er in bepaalde omstandigheden zwaar werk verricht moet worden, hebben de vliegtuigen een installatie die besturing kunstmatig kan verzwaren. Zo houdt de piloot toch het gevoel dat hij echt vliegt.

Het hydraulische systeem wordt ook gebruikt om het landingsgestel naar buiten te draaien. Ook wordt het voor de besturing van de wielen en het bedienen van de remmen gebruikt. Hieronder zie je enkele foto's van een Boeing 747:


In de cirkel zie je de actuator die de landingspoot naar buiten trekt. In de rechthoek zijn twee actuators te zien die de poot naar binnen trekken. Dat gebeurt naar voren, tegen de wind in, dus er is meer kracht voor nodig om het in te trekken.	Behalve het neuswiel zijn de binnenste wielen van een 747 landingsgestel ook te draaien. (Ze draaien tegengesteld vergeleken met het neuswiel). Daarvoor worden twee actuators gebruikt; ze zijn te zien in de grote cirkel. In de kleine cirkel zijn de hydraulische leidingen te zien die de remmen bedienen

Met het hydraulische systeem zijn ook hydraulische motoren aan te drijven. Die werken anders dan de actuator, die alleen maar een heen- en teruggaande beweging kent. Hydraulische motoren hebben een draaiende beweging, zoals een elektromotor. Zij worden gebruikt voor zaken die niet zo snel bewogen hoeven te worden. Bijvoorbeeld bij de slats (S) en de flaps (F). Deze hulpmiddelen geven extra draagkracht bij de start en landing. In dit geval is een oude Boeing 737 afgebeeld. Het komt ook wel voor dat voor deze beweging samengeperste lucht wordt gebruikt. Dat is dan een pneumatisch systeem. De slats van de 747 worden bijvoorbeeld met persluchtmotoren bediend. Die lucht is toch al in de vleugelrand aanwezig vanwege de ijsbestrijding. Die lucht wordt weer geleverd door de straalmotoren. Ook bij dit pneumatische systeem worden draaiende motoren gebruikt. Die motoren laten een schroefas draaien en een soort moer (maar wel een heel goede!) wordt dan heen en weer bewogen.

Tegenwoordig zijn de elektrische motoren zo goed, licht en sterk, dat er al proeven gedaan worden om de hydraulische bediening te vervangen door een elektrische. Een elektrische installatie is veel lichter en elke kilo die een vliegtuigontwerper kan uitsparen is erg belangrijk.
De Boeing 787 Dreamliner bezit voor de minder belangrijke besturings vlakken al elektrisch/ hydraulische actuators. Ook de remmen werken op elektromotoren.
Op zich is het wel logisch om op elektrische bediening over te gaan, want de cockpits van moderne vliegtuigen zijn al volledig elektronisch. Hieronder is de cockpit van een Airbus 320 te zien :

De piloten sturen met een joystick (zie de gele cirkels). Computers vertalen dat en geven signalen naar de hydraulische systemen. Dat gebeurt niet meer met stalen kabels, maar elektrische bedrading. Daarom noemt men deze technologie ook "Fly by wire" (vliegen d.m.v. draad).
Maar toch is het uiteindelijk nog steeds een hydraulisch systeem dat de stuurvlakken bedient. In de burgerluchtvaart is men erg voorzichtig met het invoeren van nieuwe technologie, maar uiteindelijk zullen in de toekomst steeds meer functies overgenomen worden door geheel elektrische systemen. Bij de nieuwe Airbus A 380 is het reserve besturingssysteem al wel elektrisch uitgevoerd. Dat scheelde 1500 kilogram.


Als de motor bovenin de as met de schroefdraad laat draaien, beweeg het deel in het midden heen en weer. Op die manier kan een lichte motor veel kracht leveren. (Deze bedient de stand van het stabilo van de nieuwe Airbus A 380 -en dat is groter dan de hele vleugel van een DC-3 ! ).	Hier is de schroefstang goed te zien bij de flaps van een oude Boeing 727.