Boeing 747 Classic

Boeing 747 Classic on yhdysvaltalaisen Boeingin valmistaman Boeing 747 -lentokoneperheen ensimmäisistä tuotantoversioista käytetty yhteisnimitys. Siihen kuuluvat 747-100, 747-200 ja 747-300 alaversioineen sekä lyhytrunkoinen 747SP. Koneet ovat nelimoottorisia, osittain kaksikerroksisia laajarunkoisia matkustaja- ja rahtilentokoneita. Jälkikäteen syntynyt nimitys Classic erottaa nämä versiot myöhemmistä 747-400- ja 747-8-sarjoista.

Alkuperäinen 747 lensi ensimmäisen kerran 9. helmikuuta 1969, ja Pan Am aloitti sillä matkustajaliikenteen 22. tammikuuta 1970 New Yorkin ja Lontoon välillä. Se oli ensimmäinen kaupalliseen liikenteeseen tullut laajarunkoinen matkustajalentokone. Suuri matkustajakapasiteetti ja aiempaa pienemmät istuinkohtaiset kuljetuskustannukset tekivät siitä keskeisen lentomatkailun kasvua tukeneen konetyypin.

Classic-sarjan kehitys jakautui useisiin käyttötarkoituksiin. 747-200 kasvatti kantavuutta ja toimintamatkaa, 747SP tarjosi pitkän toimintamatkan pienemmällä matkustajamäärällä ja 747-300 lisäsi kapasiteettia pidentämällä yläkantta. Valikoimaan kuuluivat myös Japanin vilkkaaseen kotimaanliikenteeseen tarkoitetut lyhyen matkan versiot, varsinaiset rahtikoneet sekä matkustajia ja rahtia samalla pääkannella kuljettavat yhdistelmäkoneet. Viimeiset 747-300-koneet toimitettiin vuonna 1990 ja 747-200-koneet vuonna 1991. Matkustajaliikenteen lisäksi sarjan koneita on käytetty muun muassa sotilasjohdon johtokeskuksina, presidentin kuljetuskoneina, avaruussukkuloiden kuljetusalustoina ja lentävinä tutkimuslaboratorioina.

Kehitys

Suuren matkustajakoneen lähtökohdat pienoiskuva|Ensimmäinen Boeing 747 esiteltiin yleisölle Everettissä 30. syyskuuta 1968. 747:n suunnittelu liittyi 1960-luvulla nopeasti kasvaneeseen lentoliikenteeseen. Boeing 707:n kaltaiset suihkukoneet olivat nopeuttaneet mannertenvälistä matkustamista, mutta matkustajamäärien kasvu lisäsi tarvetta kuljettaa enemmän ihmisiä yhdellä lennolla. Pan Amin johtaja Juan Trippe ja Boeingin johtaja William Allen keskustelivat suuresta uudesta matkustajakoneesta vuonna 1965. Pan Am tilasi huhtikuussa 1966 yhteensä 25 konetta, mikä käynnisti 747-ohjelman.

Boeing oli osallistunut myös Yhdysvaltain ilmavoimien suuren kuljetuskoneen suunnittelukilpailuun, jonka voitti Lockheed C-5 Galaxy. 747 suunniteltiin kuitenkin omaksi siviililentokoneekseen. Sotilaskuljetuskonehankkeessa kehitetty suuren ohivirtaussuhteen moottoritekniikka oli sen kannalta tärkeää, mutta Boeingin mukaan 747:n suunnittelussa vältettiin C-5-ehdotukseen kehitettyjen rakenneratkaisujen suoraa käyttämistä.

Ohjelmaa johti Malcolm Stamper, ja koneen suunnitteluryhmän johtajana toimi Joe Sutter. Suunnittelussa tutkittiin myös lähes koko rungon pituudelta kaksikerroksista matkustamoa. Lopulliseksi ratkaisuksi valittiin leveä pääkansi, jossa oli kaksi käytävää, sekä lyhyt yläkansi. Täysimittaiseen kaksikantisuuteen liittyivät muun muassa matkustajien evakuoinnin ja rahdinkäsittelyn ongelmat.

Rahtikäyttö vaikutti koneen perusmuotoon alusta lähtien. Ohjaamo sijoitettiin pääkannen yläpuolelle, jolloin rahtiversioon voitiin tehdä ylöspäin avautuva nokka. Suuret kuormat saatiin näin siirrettyä suoraan pääkannelle. Ohjaamon taakse muodostunut yläkansi antoi koneelle sen tunnusomaisen eturungon korotuksen.

Everettin tehdas ja koelennot Koneen valmistusta varten Boeing rakensi uuden kokoonpanotehtaan Everettiin Washingtonin osavaltioon, Paine Fieldin lentoaseman viereen. Tehdas oli tilavuudeltaan maailman suurin rakennus. Samanaikaisesti kehitettävät lentokone, moottorit ja tuotantolaitos tekivät hankkeesta poikkeuksellisen suuren taloudellisen sitoumuksen. Boeing käytti hankkeen noin 50 000 työntekijästä nimitystä The Incredibles.

Ensimmäinen 747 esiteltiin 30. syyskuuta 1968 ja lensi ensilentonsa 9. helmikuuta 1969. Koelento-ohjelmaan osallistui viisi konetta, joille kertyi yli 1 400 lentotuntia. Yhdysvaltain ilmailuviranomainen FAA hyväksyi 747-100:n kaupalliseen liikenteeseen 30. joulukuuta 1969.

Varhaisen kehitysvaiheen suuria vaikeuksia olivat Pratt & Whitney JT9D -moottorien ongelmat. Toimitusta odottavia koneita jouduttiin seisottamaan tehtaalla, ja moottorien luotettavuus aiheutti häiriöitä myös liikenteen alkuvaiheessa. Suurten kehityskustannusten, toimitusvaikeuksien ja heikentyneen kysynnän yhteisvaikutus rasitti Boeingin taloutta.

Korkealla sijaitseva ohjaamo vaati lentäjiltä totuttelua erityisesti rullattaessa. Boeing käytti koulutukseen kuorma-auton päälle rakennettua korotettua ohjaamomallia, jota kutsuttiin pääkoelentäjä Jack Waddellin mukaan Waddell's Wagoniksi. Sen avulla harjoiteltiin suuren koneen ohjaamista maassa ohjaamon todellista sijaintia vastaavalta korkeudelta.

Liikenteen aloittaminen ja sarjan laajentuminen Pan Amin ensimmäinen kaupallinen 747-lento oli määrä tehdä 21. tammikuuta 1970. Moottoriongelman ja koneen vaihdon vuoksi lähtö New Yorkista Lontooseen siirtyi seuraavan vuorokauden puolelle. Säännöllisen liikenteen alkamispäiväksi muodostui siten 22. tammikuuta. Lufthansa aloitti 747-liikenteensä Frankfurtin ja New Yorkin välillä 26. huhtikuuta 1970.

747-200:n ensilento oli 11. lokakuuta 1970, ja se tuli liikenteeseen vuonna 1971. Sen jälkeen kehitys eteni rinnakkain useaan suuntaan: 747-200F-rahtikone tuli liikenteeseen vuonna 1972, 747-200C ja lyhyen matkan 747SR vuonna 1973 sekä 747-200 Combi vuonna 1975. Pitkän toimintamatkan 747SP otettiin käyttöön vuonna 1976. Pidennetyllä yläkannella varustettu 747-300 lensi ensi kerran 5. lokakuuta 1982 ja tuli Swissairin liikenteeseen maaliskuussa 1983.

Classic-sarjan seuraajan, 747-400:n, kehitysohjelma julkistettiin vuonna 1985. Sen ensilento oli vuonna 1988 ja liikenteen aloitus vuonna 1989, joten Classic-koneiden ja uuden sukupolven tuotanto limittyivät. 747-400:n merkittävimpiä muutoksia oli kahden lentäjän ohjaamo, joka korvasi Classic-sarjan kolmen hengen ohjaamomiehistön.

Rakenne ja järjestelmät

Runko, siipi ja laskutelineet

747 Classic on alatasoinen lentokone, jonka neljä ohivirtausmoottoria on sijoitettu siipien alle. 747-100:n, -200:n ja -300:n runko on noin 70,7 metriä pitkä. Lyhytrunkoinen 747SP on noin 56,3-metrinen. Kaikkien näiden versioiden siipien kärkiväli on noin 59,6 metriä.

Pääkannen alapuolella ovat alemmat rahtitilat. Eturungon yläkannella sijaitsevat ohjaamo ja pienempi matkustamo tai muu käyttötarkoituksen mukainen tila. 747-300:n yläkantta pidennettiin taaksepäin, mutta pääkannen runkoa ei samalla pidennetty. Yläkannen kasvattaminen lisäsi siten matkustamotilaa muuttamatta koneen kokonaispituutta.

Laskutelineissä on yhteensä 18 pyörää: kaksi nokkatelineessä ja neljä kussakin neljästä päätelistä. Päätelineistä kaksi sijaitsee siipien yhteydessä ja kaksi rungon alla. Usealle telille jakautuva kuormitus oli tärkeä näin suuren koneen sovittamisessa lentoasemien päällysteille. Boeingin lentoasemasuunnittelua varten julkaisemissa tiedoissa käsitellään erikseen telinekuormia, kääntymistilaa ja maapalvelulaitteiden sijoittamista.

Ohjaamo, suunnistus ja automaattiohjaus

pienoiskuva|Iran Airin 747-200:n ohjaamo. Classic-sarjan ohjaamomiehistöön kuuluivat kaksi lentäjää ja lentomekaanikko.

Classic-sarjan tavanomaisessa ohjaamossa työskenteli kapteeni, perämies ja lentomekaanikko. Mittaristo perustui suurelta osin erillisiin sähkömekaanisiin mittareihin. Lentomekaanikon työasema oli lentäjien takana ohjaamon oikealla puolella, ja siihen oli koottu koneen järjestelmien valvonta- ja käyttölaitteita.

Lennonohjausautomatiikka yhdisti autopilotin, lennonohjainten ja automaattikaasun toimintoja. Northwestin 1970-luvun järjestelmässä autopilotti ja lennonohjaimet saattoivat käyttää ohjaussuunnan, korkeuden ja ilmanopeuden lisäksi VOR-, ILS- ja inertiasuunnistuslaitteiden tietoja. Automaattinen lähestyminen ja loppuveto perustuivat kahden autopilottikanavan yhteistoimintaan sekä ILS- ja radiokorkeusmittaritietoihin. Lentotilojen ilmoittimet näyttivät erikseen valmiuteen asetetut ja aktiiviset toiminnot. Automaattikaasu sääti moottorien työntövoimaa valitun ilmanopeuden ylläpitämiseksi.

Pitkien reittien suunnistukseen käytettiin inertiasuunnistusjärjestelmiä. Myöhemmissä muutostöissä Classic-koneisiin asennettiin muun muassa satelliittipaikannukseen tukeutuvia lennonhallintajärjestelmiä ja uusia näyttölaitteita. KLM:n kehittämä avioniikkamuutos yhdisti GPS-, inertiasuunnistus- ja lennonhallintalaitteita uudempien ilmatilavaatimusten täyttämiseksi. Vanhoihin koneisiin lisättiin myös yhteentörmäyksestä ja maaston läheisyydestä varoittavaa tekniikkaa.

Hydraulijärjestelmät ja ohjaimet

Koneessa on neljä erillistä päähydraulijärjestelmää, joiden kesken ohjainpintojen käyttö on jaettu. Jokaisen kolmen ohjausakselin hallintaan osallistuu usean hydraulijärjestelmän käyttämiä ohjainpintoja, joten yhden järjestelmän menetys ei sellaisenaan poista koneen ohjattavuutta. Järjestelmien erillisyydestä huolimatta niiden putket kulkevat perärungossa lähellä toisiaan, mikä osoittautui olennaiseksi Japan Airlinesin lennon 123 onnettomuudessa vuonna 1985.

Kussakin järjestelmässä on moottorin käyttämä pumppu sekä paineilmalla toimiva lisäpumppu. Lisäpumppu täydentää hydraulitehoa suuren kulutuksen tai järjestelmän paineen laskun aikana. Moottorikäyttöisen pumpun tuottama paine on noin 3 000 psi eli 207 baaria. Neljännessä järjestelmässä on lisäksi sähkökäyttöinen pumppu, jolla voidaan tuottaa muun muassa jarrujen tarvitsemaa painetta maassa. Säiliöt sijaitsevat moottorien kannatinrakenteissa. Lentomekaanikko seuraa järjestelmien painetta, nestemäärää ja ylikuumenemisvaroituksia omalta paneeliltaan.

Kallistusta ohjataan sisemmillä ja ulommilla siivekkeillä sekä siiven yläpinnan spoilereilla. Ulompien siivekkeiden toiminta kytkeytyy laskusiivekkeiden asentoon: varhaisessa järjestelmässä niitä käytetään laskusiivekkeiden ollessa ulkona. Pituusohjauksesta huolehtivat sisemmät ja ulommat korkeusperäsimet sekä säädettävä korkeusvakain. Sivuperäsin on jaettu ylempään ja alempaan osaan, ja järjestelmään kuuluu suuntaheilahtelun vaimennus. Ohjausvoimien keinotunto antaa lentäjälle vastuksen hydraulisesti käytettyjen ohjainpintojen ohjaamiseen.

Sisempien ja ulompien jättöreunan laskusiivekkeiden käyttö on jaettu hydraulijärjestelmille 1 ja 4. Niillä on sähköinen varakäyttö. Etureunalaippojen normaali käyttö on paineilmatoiminen ja varakäyttö sähköinen. Spoilerit osallistuvat kallistusohjaukseen, toimivat lennolla ilmajarruina ja vähentävät nostovoimaa laskukiidon aikana. Viritetty automaattinen spoilerijärjestelmä avaa pintoja kosketuksessa ja vetää ne takaisin ylösvedon yhteydessä.

Sähköjärjestelmä ja apuvoimalaite

Varhaisen 747:n pääasiallinen sähköntuotanto perustuu neljään moottorikäyttöiseen vaihtovirtageneraattoriin. Northwestille laaditussa Boeingin käsikirjassa generaattorien nimellisarvoiksi ilmoitetaan 60 kVA, 115 volttia ja 400 hertsiä. Moottorin ja generaattorin välinen vakionopeuskäyttö pitää taajuuden vakiona moottorin kierrosluvun muuttuessa. Generaattorit voivat syöttää omia pääkiskojaan erillisinä tai toimia rinnakkain yhteisen yhdyskiskon kautta. Katkaisijoilla verkkoa voidaan jakaa osiin ja erottaa vikaantunut sähkönlähde tai virtapiiri.

Muuntaja-tasasuuntaajat tuottavat vaihtovirrasta tasavirtaverkon tarvitseman 28 voltin jännitteen. Keskeisille laitteille on omat sähkönsyöttökiskonsa ja varasyöttönsä. Vaihtovirtasyötön menetyksen jälkeen koneen pääakku voi syöttää varatasavirtakiskoa suoraan ja varavaihtovirtakiskoa invertterin välityksellä. Varasyötön kytkentätapa muuttui eri valmistus- ja varusteluversioissa: Northwestin alkuperäisessä matkustajakonejärjestelmässä miehistö kytki akun varasyötön, kun taas vuoden 1975 rahtikonetäydennyksessä kuvataan myös automaattinen vaihtuminen akkusyötölle.