هواپیما نوعی هواگرد ثابت‌بال است که توسط موتور جت یا پیستونی به پرواز در می‌آید. هواپیماها در اندازه‌ها، نوع‌ها و کاربردهای گوناگونی وجود دارند. طیف گسترده استفاده از هواپیماها شامل استفاده‌های تفریحی و گردشگری، حمل‌ونقل عمومی، نظامی و تحقیقاتی است و برخی نیز تولید شده‌اند تا از راه‌دور به وسیلهٔ یک کامپیوتر کنترل شوند؛ همانند پهپادها.
اولین پرواز کنترل شده که به وسیلهٔ یک موتور توانست نیروی رانش برای پرواز را بدست بیاورد، پرندهٔ رایت ۱ بود که در سال ۱۹۰۳ توسط برادران رایت در ایالات متحده آزمایش شد. سال‌ها قبل افرادی توانسته بودند دستگاه‌های پرنده‌ای بسازند و حتی با آن پرواز کنند اما اختراع برادران رایت اولین وسیلهٔ پروازی بود که کنترل آن کاملا در دست خلبان آن بود.
از آن زمان به بعد طراحی هواپیما به سرعت بهبود یافت به طوری که در جنگ جهانی دوم بسیار مورد استفاده قرار گرفت. اولین هواپیمای جت جهان ساختهٔ آلمان نازی به نام هاینکل هی ۱۷۸ (Heinkel He 178) و اولین هواپیمای جت مسافربری de Havilland Comet بود که در سال ۱۹۵۲ ساخته شد. بوئینگ ۷۰۷ نیز اولین هواپیمای مسافربری بود که از نظر تجاری توانست به موفقیت برسد و از سال ۱۹۵۸ تا ۲۰۱۰ برای بیش از ۵۰ سال در ناوگان حمل‌ونقل هوایی بسیاری از کشورها سرویس‌دهی کند. در سال ۱۹۷۰ هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ ساخته شد و برای ۳۵ سال بزرگ‌ترین هواپیما مسافری جهان بود و از سال ۲۰۰۵ هواپیمای ایرباس آ-۳۸۰ این رکورد را در دست دارد.
تاریخچه
دوران باستان و اساطیر
در داستان‌های اسطوره‌ای باستان نقل می‌کنند که انسان همیشه سعی می‌کرده به نحوی عمل پرواز را انجام دهد. برای مثال در افسانه‌های یونانی ایکاروس یا افسانه‌های دایدالوس و ویمانا در حماسهٔ هند باستان نشانه‌هایی از پرواز وجود دارد. آن‌ها سعی می‌کردند به تقلید از پرندگان و با بال‌هائی که از پر و موم ساخته بودند پرواز کنند اما اکثراً موجب مرگشان می‌شد. همچنین مشهور است که در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح در یونان باستان، ارخطوس اولین دستگاه پرندهٔ مصنوعی که به صورت خودکار پرواز می‌کرد را ساخته است؛ مدلی شبیه به یک پرونده که احتمالاً با نیروی بخار پرواز می‌کرده و گفته می‌شد تا ۲۰۰ متر پرواز می‌کرد.
در قرن هفدهم، توجه بشر به پروازهای «سبک‌تر از هوا» معطوف گردید؛ بنابراین اولین پرواز با بالون‌هایی که از هوای گرم و هیدروژن پر می‌شدند انجام گرفت. اگر چه یکی از معایب بزرگ بالون این بود که ساکنین بالون کاملاً در اختیار و دستخوش تغییرات هوا بودند و دائماً به وسیله باد این طرف و آن طرف برده می‌شدند.
برخی از اولین پروازهای ثبت شده در طول تاریخ که توسط گلایدر انجام شده‌است به شاعر و مخترع قرن نهم عباس ابن فیرنس و راهب قرن یازدهم Eilmer of Malmesbury نسبت داده می‌شود که البته هر دو ایشان صدمه می‌بینند. همچنین لئوناردو داوینچی، نقاش، مجسمه‌ساز، فیزیکدان، فیلسوف، طبیب و دانشمند ایتالیایی توانست مهندسی بال پرندگان را کشف کند و طرح‌هایی را از یک ماشین پرنده را در کتاب قوانین پرواز پرندگان را رسم کند. وی مدعی شد که توسط بال‌های متحرک مصنوعی می‌توان مانند مرغان در آسمان پرواز کرد و یا لااقل از مکان‌های مرتفع به آسانی و بی‌خطر فرود آمد. اندیشه وی را یارانش به باد مسخره گرفتند ولی او پس از مدتی آزمایش موفق شد دستگاه کوچکی بسازد که مرکب از دو بال، یک بدنه و یک سکان بود، داوینچی دستگاه خود را از مکان مرتفعی به پائین رها نمود و پس از طی خط سیر طولانی به آرامی روی زمین نشست. چندی بعد لئوناردو در سال ۱۵۰۰ دستگاه خود را کامل‌تر نمود بدین معنی که بوسیله یک فنر که حرکات ملایمی به بال‌های دستگاه اختراعی می‌داد موفق شد آن را مدت بیشتری در هوا نگاه دارد، ولی البته کسی با آن پرواز نکرد.
در قرن‌های بعدی نیز افرادی توانستند به مدل‌هایی از وسیله‌های پروازی برسند. در سال ۱۶۷۸ میلادی بینه فرانسوی همانند داوینچی دستگاهی ساخت که بال‌هایش توسط انسان حرکت می‌کرد. وی در پرواز موفق نشد. در ۱۷۸۴ میلادی بین ونو فرانسوی نیز دستگاهی ساخت که بال‌هایش شبیه پروانه یا فرفره بود. این دستگاه نیز می‌توانست مدت زیادی در هوا بماند و سقوط نکند. در سال ۱۸۴۳ میلادی هنسون آلمانی دستگاهی ساخت که دارای دو بال بسیار بزرگ، یک سکان و اتاقک کوچک برای حمل انسان بود. این دستگاه نسبتاً کامل‌تر از دستگاهای قبلی بود می‌توانست کم و بیش مانند هواپیماهای بی‌موتور عمل کند. بدین ترتیب که آن را با زحمت فراوانی آن را به مکان مرتفعی می‌بردند و هنگام وزیدن باد مناسب آن را به سوی جلو پرتاب می‌کردند. دستگاه سبک حتی با داشتن یک سرنشین در هوا چرخ می‌زد و به آرامی بر روی زمین می‌نشست. موفقیت هنسون در این راه توجه عده زیادی از محققین را جلب کرد و از این تاریخ به بعد متوجه شدند که ممکن است دستگاه کاملی تعبیه کرد که از مکان‌های مرتفع در فضا رها شود و مانند پرندگان بر روی هوا بلغزد بدون آنکه سقوط آنی در پی داشته باشد ولی ماندن در هوا و ادامه پرواز مشکل بزرگی بود که حل آن به نظر هیچ‌کس نمی‌رسید. از سوی دیگر همین اختراع تکمیل شده هنسون معایب فراوانی داشت و تقریبا دیگر افرادی که کار وی را تقلید کردند سقوط کرده و جان خود را از دست دادند. پس از هنسون، آلفونس پنو فرانسوی در سال ۱۸۷۱ میلادی هواپیمای دیگری ساخت که بسیلر سبک بود و مدتها می‌توانست در هوا باقی بماند.
در حقیقت یکی از علت‌های ادامه نداشتن پرواز این‌گونه دستگاه‌ها سنگینی آن‌ها در هوا بود و دیگری آن که محور ثقل دستگاه کامل نبود و به همین علت آن طوری که پرندگان می‌توانند پرواز آزاد داشته باشند دستگاه‌های اختراعی نمی‌توانست این کار را انجام دهد.
پس از پنو افراد دیگری در کشورهای مختلف دست به تکمیل این اختراع زدند تا آنکه سرانجام در سال ۱۸۰۱ میلادی اوتو لیلینتال انگلیسی (Otto Lilienthal) موفق شد بال پرنده بسازد. این بال پرنده که شبیه بال خفاش بزرگ بود می‌توانست یک سرنشین با خود حمل کند و مدت زیادی در فضا باقی بماند. جنس این بال‌ها از ابرشیم و فوق‌العاده سبک و محکم بود و محور ثقل آن نیز کم و بیش در محل مناسبی تعبیه شده بود. اختراع لیلیان‌تال با آنکه موفقیت آمیز بود ولی سرانجام به علت نقص فنی کوچک باعث مرگش شد.
پس از لیلیان‌تال مخترعین دیگری سال‌ها در این راه آزمایش کردند تا سرانجام در سال ۱۸۹۶ میلادی شانو فرانسوی موفق شد یک هواپیمای بی‌موتور کامل اختراع کند. این هواپیمای بی‌موتور دارای دو بال، یک سکان متحرک و یک محور ثقل صحیح بود و سرنشین آن می‌توانست باخیال راحت در آن بنشیند و از مکان بسیار مرتفعی در هوا رها شود و به میل خود سکان را حرکت داده به سیر هواپیما تغییر جهت دهد و به همین نحو وزش باد نامناسب را کنترل کند. این هواپیما در حقیقت پدر هواپیماهای موتوری دو پله است. جنس آن از ابریشم و آلومینیوم و چوب‌های فوق‌العاده سبک و محکم بود.
اکنون اساس هواپیما کشف شده و به مرحله عمل در آمده بود. همه می‌دانستند جسم مسطح و سبک و وسیعی که دارای شکل منظم و محور ثقل معین باشد می‌تواند بر روی ذرات هوا بلغزد. در حقیقت ذرات هوا از سقوط آنی این دستگاه به واسطه تماس با سطح وسیع آن جلوگیری می‌کردند. اما مخترعان می‌خواستند این هواپیماهای بی‌موتور رو که فقط بر اثر وزش باد و یا از مکان‌های مرتفع حرکت می‌کنند؛ دارای حرکت سریع بوده و به میل سرنشین به بالا و پائین و چب و راست بالاخره از مکانی به مکان دیگر برود.
اولین پرواز کنترل شده که به وسیلهٔ یک موتور توانست نیروی رانش برای پرواز را بدست بیاورد، پرندهٔ رایت ۱ بود که در سال ۱۹۰۳ توسط برادران رایت در ایالات متحده آزمایش شد. سال‌ها قبل افرادی توانسته بودند دستگاه‌های پرنده‌ای بسازند و حتی با آن پرواز کنند اما اختراع برادران رایت اولین وسیلهٔ پروازی بود که کنترل آن کاملا در دست خلبان آن بود.
از آن زمان به بعد طراحی هواپیما به سرعت بهبود یافت به طوری که در جنگ جهانی دوم بسیار مورد استفاده قرار گرفت. اولین هواپیمای جت جهان ساختهٔ آلمان نازی به نام هاینکل هی ۱۷۸ (Heinkel He 178) و اولین هواپیمای جت مسافربری de Havilland Comet بود که در سال ۱۹۵۲ ساخته شد. بوئینگ ۷۰۷ نیز اولین هواپیمای مسافربری بود که از نظر تجاری توانست به موفقیت برسد و از سال ۱۹۵۸ تا ۲۰۱۰ برای بیش از ۵۰ سال در ناوگان حمل‌ونقل هوایی بسیاری از کشورها سرویس‌دهی کند. در سال ۱۹۷۰ هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ ساخته شد و برای ۳۵ سال بزرگ‌ترین هواپیما مسافری جهان بود و از سال ۲۰۰۵ هواپیمای ایرباس آ-۳۸۰ این رکورد را در دست دارد.
تاریخچه
دوران باستان و اساطیر
در داستان‌های اسطوره‌ای باستان نقل می‌کنند که انسان همیشه سعی می‌کرده به نحوی عمل پرواز را انجام دهد. برای مثال در افسانه‌های یونانی ایکاروس یا افسانه‌های دایدالوس و ویمانا در حماسهٔ هند باستان نشانه‌هایی از پرواز وجود دارد. آن‌ها سعی می‌کردند به تقلید از پرندگان و با بال‌هائی که از پر و موم ساخته بودند پرواز کنند اما اکثراً موجب مرگشان می‌شد. همچنین مشهور است که در حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح در یونان باستان، ارخطوس اولین دستگاه پرندهٔ مصنوعی که به صورت خودکار پرواز می‌کرد را ساخته است؛ مدلی شبیه به یک پرونده که احتمالاً با نیروی بخار پرواز می‌کرده و گفته می‌شد تا ۲۰۰ متر پرواز می‌کرد.
در قرن هفدهم، توجه بشر به پروازهای «سبک‌تر از هوا» معطوف گردید؛ بنابراین اولین پرواز با بالون‌هایی که از هوای گرم و هیدروژن پر می‌شدند انجام گرفت. اگر چه یکی از معایب بزرگ بالون این بود که ساکنین بالون کاملاً در اختیار و دستخوش تغییرات هوا بودند و دائماً به وسیله باد این طرف و آن طرف برده می‌شدند.
برخی از اولین پروازهای ثبت شده در طول تاریخ که توسط گلایدر انجام شده‌است به شاعر و مخترع قرن نهم عباس ابن فیرنس و راهب قرن یازدهم Eilmer of Malmesbury نسبت داده می‌شود که البته هر دو ایشان صدمه می‌بینند. همچنین لئوناردو داوینچی، نقاش، مجسمه‌ساز، فیزیکدان، فیلسوف، طبیب و دانشمند ایتالیایی توانست مهندسی بال پرندگان را کشف کند و طرح‌هایی را از یک ماشین پرنده را در کتاب قوانین پرواز پرندگان را رسم کند. وی مدعی شد که توسط بال‌های متحرک مصنوعی می‌توان مانند مرغان در آسمان پرواز کرد و یا لااقل از مکان‌های مرتفع به آسانی و بی‌خطر فرود آمد. اندیشه وی را یارانش به باد مسخره گرفتند ولی او پس از مدتی آزمایش موفق شد دستگاه کوچکی بسازد که مرکب از دو بال، یک بدنه و یک سکان بود، داوینچی دستگاه خود را از مکان مرتفعی به پائین رها نمود و پس از طی خط سیر طولانی به آرامی روی زمین نشست. چندی بعد لئوناردو در سال ۱۵۰۰ دستگاه خود را کامل‌تر نمود بدین معنی که بوسیله یک فنر که حرکات ملایمی به بال‌های دستگاه اختراعی می‌داد موفق شد آن را مدت بیشتری در هوا نگاه دارد، ولی البته کسی با آن پرواز نکرد.
در قرن‌های بعدی نیز افرادی توانستند به مدل‌هایی از وسیله‌های پروازی برسند. در سال ۱۶۷۸ میلادی بینه فرانسوی همانند داوینچی دستگاهی ساخت که بال‌هایش توسط انسان حرکت می‌کرد. وی در پرواز موفق نشد. در ۱۷۸۴ میلادی بین ونو فرانسوی نیز دستگاهی ساخت که بال‌هایش شبیه پروانه یا فرفره بود. این دستگاه نیز می‌توانست مدت زیادی در هوا بماند و سقوط نکند. در سال ۱۸۴۳ میلادی هنسون آلمانی دستگاهی ساخت که دارای دو بال بسیار بزرگ، یک سکان و اتاقک کوچک برای حمل انسان بود. این دستگاه نسبتاً کامل‌تر از دستگاهای قبلی بود می‌توانست کم و بیش مانند هواپیماهای بی‌موتور عمل کند. بدین ترتیب که آن را با زحمت فراوانی آن را به مکان مرتفعی می‌بردند و هنگام وزیدن باد مناسب آن را به سوی جلو پرتاب می‌کردند. دستگاه سبک حتی با داشتن یک سرنشین در هوا چرخ می‌زد و به آرامی بر روی زمین می‌نشست. موفقیت هنسون در این راه توجه عده زیادی از محققین را جلب کرد و از این تاریخ به بعد متوجه شدند که ممکن است دستگاه کاملی تعبیه کرد که از مکان‌های مرتفع در فضا رها شود و مانند پرندگان بر روی هوا بلغزد بدون آنکه سقوط آنی در پی داشته باشد ولی ماندن در هوا و ادامه پرواز مشکل بزرگی بود که حل آن به نظر هیچ‌کس نمی‌رسید. از سوی دیگر همین اختراع تکمیل شده هنسون معایب فراوانی داشت و تقریبا دیگر افرادی که کار وی را تقلید کردند سقوط کرده و جان خود را از دست دادند. پس از هنسون، آلفونس پنو فرانسوی در سال ۱۸۷۱ میلادی هواپیمای دیگری ساخت که بسیلر سبک بود و مدتها می‌توانست در هوا باقی بماند.
در حقیقت یکی از علت‌های ادامه نداشتن پرواز این‌گونه دستگاه‌ها سنگینی آن‌ها در هوا بود و دیگری آن که محور ثقل دستگاه کامل نبود و به همین علت آن طوری که پرندگان می‌توانند پرواز آزاد داشته باشند دستگاه‌های اختراعی نمی‌توانست این کار را انجام دهد.
پس از پنو افراد دیگری در کشورهای مختلف دست به تکمیل این اختراع زدند تا آنکه سرانجام در سال ۱۸۰۱ میلادی اوتو لیلینتال انگلیسی (Otto Lilienthal) موفق شد بال پرنده بسازد. این بال پرنده که شبیه بال خفاش بزرگ بود می‌توانست یک سرنشین با خود حمل کند و مدت زیادی در فضا باقی بماند. جنس این بال‌ها از ابرشیم و فوق‌العاده سبک و محکم بود و محور ثقل آن نیز کم و بیش در محل مناسبی تعبیه شده بود. اختراع لیلیان‌تال با آنکه موفقیت آمیز بود ولی سرانجام به علت نقص فنی کوچک باعث مرگش شد.
پس از لیلیان‌تال مخترعین دیگری سال‌ها در این راه آزمایش کردند تا سرانجام در سال ۱۸۹۶ میلادی شانو فرانسوی موفق شد یک هواپیمای بی‌موتور کامل اختراع کند. این هواپیمای بی‌موتور دارای دو بال، یک سکان متحرک و یک محور ثقل صحیح بود و سرنشین آن می‌توانست باخیال راحت در آن بنشیند و از مکان بسیار مرتفعی در هوا رها شود و به میل خود سکان را حرکت داده به سیر هواپیما تغییر جهت دهد و به همین نحو وزش باد نامناسب را کنترل کند. این هواپیما در حقیقت پدر هواپیماهای موتوری دو پله است. جنس آن از ابریشم و آلومینیوم و چوب‌های فوق‌العاده سبک و محکم بود.
اکنون اساس هواپیما کشف شده و به مرحله عمل در آمده بود. همه می‌دانستند جسم مسطح و سبک و وسیعی که دارای شکل منظم و محور ثقل معین باشد می‌تواند بر روی ذرات هوا بلغزد. در حقیقت ذرات هوا از سقوط آنی این دستگاه به واسطه تماس با سطح وسیع آن جلوگیری می‌کردند. اما مخترعان می‌خواستند این هواپیماهای بی‌موتور رو که فقط بر اثر وزش باد و یا از مکان‌های مرتفع حرکت می‌کنند؛ دارای حرکت سریع بوده و به میل سرنشین به بالا و پائین و چب و راست بالاخره از مکانی به مکان دیگر برود.