विमान : (एअरप्लेन, एरोप्लेन). हवेपेक्षा जड, मानवनिर्मित आणि स्थिर पंख (स्थिर पृष्ठभाग) व हवा यांतील सापेक्ष गतीमुळे निर्माण होणाऱ्या प्रतिक्रियात्मक प्रेरणेने हवेत आधार मिळणाऱ्या तसेच मळसूत्री प्रचालकाने (पंख्याने) वा उच्च-गती झोताने (जेटने) प्रचालित होणाऱ्या हवाई वाहनाला विमान म्हणतात. पक्ष्यांप्रमाणे पंख वर-खाली करून आवश्यक ती उत्थापन प्रेरणा मिळवून हवेत उडत राहण्याच्या उद्देशाने उड्डाण यंत्रे तयार करण्यासाठी अनेक प्रयत्न करण्यात आले, परंतु यांपैकी कोणताही प्रयत्न स्थिर पंखांच्या विमानाइतका यशस्वी झाला नाही (या प्रयत्नांचा इतिहास ‘वैमानिकी’ या नोंदीत दिलेला आहे).
हवाई वाहनांचे दोन प्रकारांत वर्गीकरण करण्यात येते. एक प्रकार म्हणजे बलून व वातनौका यांसारख्या हवेपेक्षा हलक्या वाहनांचा [⟶वातयान] आणि दुसरा विमाने व हेलिकॉप्टर यांसारख्या हवेपेक्षा जड वाहनांचा. हवेपेक्षा जड असलेल्या वाहनांचे आणखी दोन प्रकारांत विभाजन करण्यात येते. चल पंख असणाऱ्या वाहनांत हेलिकॉप्टर व स्वयंघूर्णी (ऑटोजायरो) यांचा आणि स्थिर पंख असलेल्या वाहनांत विमानांचा समावेश होतो.
फिरते पंख असलेल्या हवाई वाहनाला हेलिकॉप्टर किंवा स्वयंघूर्णी म्हणतात. हेलिकॉप्टर (याला ‘फिरत्या पंखाचे हवाई वाहन’ असेही म्हणतात) त्याच्या माथ्यावर एंजिनाच्या साहाय्याने फिरणाऱ्या घूर्णकांनी (पात्यांनी बनलेल्या संचांनी) उत्थापन प्रेरणा मिळते. अग्रगामी गती घूर्णक प्रतल थोडे कलते करून मिळविली जाते. यात उत्थापन प्रेरणेचा अग्रगामी घटक हेलिकॉप्टर पुढे जाण्यास साहाय्यभूत होतो [⟶हेलिकॉप्टर]. स्वयंघूर्णीलाही माथ्यावर घूर्णक असतो परंतु हेलिकॉप्टरपेक्षा भिन्न म्हणजे वायुगतिकीय पद्धतीने तो फिरविला जातो. घूर्णकाचे वायुगतिकीय परिभ्रमण मिळविण्यासाठी स्वयंघूर्णीला नेहमीचा एंजिन-प्रचालक-संयोग बसविलेला असतो. माथ्यावरील घूर्णक याच्या परिणामाने हवेतून जणू ओढला जातो व त्याच्या स्वयं-परिभ्रमणामुळे उत्थापन प्रेरणा निर्माण होते म्हणून या वाहनाला ‘स्वयंघूर्णी’ हे नाव पडले आहे [⟶स्वयंघूर्णी].
विमाने त्यांच्या पंखांमुळेच यशस्वीपणे उड्डाण करू शकतात. पंख विमानाच्या कायेला दृढपणे बसविलेले व खास आकार दिलेले (वातपर्णी आकाराचे) पृष्ठभाग असून ते हवेतून पुरेशा वेगाने गतिमान झाले असता विमानाचे उत्थापन होण्यासाठी आवश्यक असणारी प्रेरणा निर्माण करतात. यामुळे पंख हवेत गतिमान होण्यासाठी विमानात शक्ती उदगम असणे जरूरीचे असते. याखेरीज एकदा हवेत विमान उडू लागले म्हणजे ते पुरेसे स्थिर आणि त्याच्या सर्व हालचालींत नियंत्रणक्षम असणे आवश्यक असते.
वर्गीकरण : विमानांचे वर्गीकरण अनेक प्रकारे करता येते : (१) उपयोगात आणलेल्या पंखांच्या संख्येनुसार : एकपंखी, द्विपंखी (२) विमानाच्या कायेवर पंख कोठे बसविलेले आहेत त्यानुसार : उच्च-पंखी, निम्न-पंखी, मध्य-पंखी (३) एंजिनांच्या संख्येनुसार : एक एंजिनाचे, दोन एंजिनाचे, अनेक एंजिनांचे (४) विमानाच्या अवतरण (खाली जमिनीवर उतरण्याच्या) यंत्रणेनुसार : स्थिर प्रकारची, आत ओढून घेता येणाऱ्या प्रकारची (५) विमान ज्या उद्देशाकरिता बांधलेले आहे त्यानुसार : नागरी, लष्करी, प्रवासी वाहतुकीचे, माल वाहतुकीचे, लढाऊ, बाँबफेकी किंवा शिकाऊ, वैमानिकांसाठी. (विमानांचे व्यापारी वाहतुकीची विमाने, हलकी विमाने, लष्करी विमाने, सागरी विमाने व खास उद्देशाकरिता वापरण्यात येणारी विमाने असेही वर्गीकरण केले जाते). यांखेरीज विमानांच्या वेगानुसार त्यांचे दोन प्रकार केले जातात. ध्वनीच्या वेगापेक्षा कमी वेगाने उड्डाण करणाऱ्या विमानांना अवस्वनी विमाने म्हणतात, तर ध्वीनच्या वेगापेक्षा जास्त वेगाने उड्डाण करणाऱ्या विमानांना स्वनातीत विमाने म्हणतात. या दोन्ही प्रकारची विमाने आज (१९९६) वापरात आहेत. तथापि कंकॉर्ड या विमानाचा अपवाद सोडल्यास व्यापारी वाहतुकीसाठी स्वनातीत विमाने मोठ्या प्रमाणावर वापरात आलेली नाहीत.
नागरी विमानांचा उद्देश व्यक्तींची वा वस्तूंची एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी वाहतूक विमानाच्या मालकांना फायदा मिळावा हाच असतो. विमानाचा मालक हा खाजगी व्यक्ती वा एखादी संघटना असते तेव्हा अशा विमानांना खाजगी वा व्यक्तिगत विमान म्हणतात. जेव्हा एखादी संघटना व्यापारी हेतूसाठी आपली विमाने वापरते तेव्हा त्या विमानाला व्यापारी वाहतुकी विमान असे म्हणतात. नागरी विमानांचे व्यक्तिगत विमान, खाजगी विमान (हे प्रशिक्षणाचे वा माल वाहतुकीचेही असू शकेल) व व्यापारी विमान असे काही वर्ग म्हणता येतील. [⟶हवाई वाहतूक].
हल्ली वापरात असलेल्या विमानांचे येथे पुढील पाच गटांत विभाजन केलेले आहे : (१) व्यापारी वाहतूक विमाने, (२) हलकी विमाने, (३) लष्करी विमाने, (४) सागरी विमाने व (५) विशेष उद्देशाकरिता वापरण्यात येणारी विमाने. येथे प्रत्येक गटात वापरण्यात येणारी विविध प्रकारची विमाने व ती कशी वापरण्यात येतात यांचे विवरण केलेले आहे.
व्यापारी वाहतूक विमाने : ही मोठ्या आकारमानाची विमाने हवाई वाहतूक कंपन्यांच्या मालकीची आहेत. या विमानांपैकी बहुतेक विमाने प्रवासी व काही प्रमाणात माल वाहून नेण्यासाठी अभिकल्पित केलेली असतात. इतर व्यापारी वाहतुकीची विमाने फक्त माल वाहून नेण्यासाठी अभिकल्पित असतात.
जगात कंकॉर्ड हे एकच स्वनातील प्रकारचे विमान प्रवासी वाहतूकीसाठी वापरात आहे. हे विमान १२० पेक्षा अधिक प्रवासी ताशी २,००० किमी. वेगाने वाहून नेऊ शकते. अटलांटिक महासागर चार तासांपेक्षाही कमी वेळात ते पार करू शकते.
बहुतेक मोठी वाहतुकीची विमाने १०० ते २५० प्रवासी वाहून नेऊ शकतात तथापि काही विमाने यापेक्षा कितीतरी अधिक प्रवासी वाहून नेऊ शकतात. बोईंग-७४७ हे विमान जवळजवळ ५०० प्रवासी नेऊ शकते व त्यात १,७८,००० लिटरपेक्षा अधिक इंधन नेण्याची सोय आहे.
चार एंजिनांची झोत विमाने (उदा., बोईंग-४७४) दीर्घ अंतराच्या उड्डाणासाठी अभिकल्पित केलेली असतात. ही विमाने १०,००० किमी. वा अधिक अंतराचे (उदा., लंडन ते टोकिओ) उड्डाण एकदाही न थांबता करू शकतात. चार एंजिनांची झोत विमाने ९,००० ते १३,७०० मी. उंचीवरून उड्डाण करीत असल्याने बहुतांश वादळांच्या वर राहू शकतात.
काही तीन एंजिनांची झोत विमाने (उदा., लॉकहीड ट्रायस्टार व मकॅडॉनेल डग्लस डीसी-१७) बहुतेक चार एंजिनांच्या विमानांइतके प्रवासी नेऊ शकतात परंतु ही बहुतेक तीन एंजिनांची झोत विमाने कमी अंतराच्या उड्डाणाकरिता अभिकल्पित केलेली असतात. साधाणतः ही विमाने कमी लांबीच्या धावपट्टीचाही उपयोग करू शकतात. याक-४० व इतर काही तीन एंजिनांची झोत विमाने फक्त सु. ४० प्रवासी नेतात. ही विमाने वाहतुकीच्या झोत विमानांत सुरक्षितपणे महासागर पार करण्याच्या दृष्टीने किमान तीन एंजिने वापरतात.
मात्र एंजिनांची विश्वासार्हता बरीच सुधारल्याने महासागर पार करण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या विमानांत दोन एंजिने वापरण्यास मान्यता मिळाली आहे (उदा., बोईंग-७७७). दोन एंजिनांची बहुतेक व्यापारी वाहतुकीची विमाने १०० प्रवासी नेऊ शकतात. दोन एंजिनांची प्रचालकाने चालविली जाणारी विमाने ताशी ६०० किमी. पेक्षा कमी वेगाने जातात व बहुधा कमी अंतराच्या उड्डाणासाठी वापरतात परंतु दोन एंजिनांची झोत विमाने अधिक वेगाने व जास्त अंतर प्रवास करू शकतात. उदा., यूरोपीयन एअरबस व अमेरिकन बोईंग-७६७ ही विमाने ताशी ८८० किमी.पेक्षा जास्त वेगाने आणि न थांबता ३,००० किमी.पेक्षा जास्त अंतर जाऊ शकतात. या विमानांतून बहुतेक चार एंजिनांच्या झोत विमानांइतकेच प्रवासी जाऊ शकतात.
अनेक मोठी व्यापारी वाहतुकीची विमाने अशा प्रकारे अभिकल्पित केलेली असतात की, त्यांतील बैठका काढून त्यांत संपूर्णपणे माल भरता येतो. या विमानांना अधिक मोठी दारे बसविलेली आणि त्यांत माल भरण्यासाठी व उतरविण्यासाठी अंगचीच यंत्रसामग्री बसविलेली असते.
केवळ माल वाहून नेणारी विमाने ही प्रवासी वाहून नेणाऱ्या विमांनासारखीच दिसतात मात्र त्यांना प्रवासी खिडक्या नसतात. या विमानांपैकी सर्वांत मोठी विमाने (उदा., लॉकहीड सी-५ ए गॅलॅक्सी व बोईंग-७४७ चे फक्त माल वाहून नेणाऱ्या प्रतिमानाचे-मॉडेलचे-विमान) ९० टन माल न थांबता ६,४०० किमी.पेक्षा जास्त अंतरावर नेऊ शकतात.
बहुतेक मालवाहतुकींची विमान महाग व वजनाने हलका असलेला माल (उदा., इलेक्ट्रॉनीय उपकरण सामग्री व यंत्रभाग) वाहून नेतात. ही विमाने त्वरित पोहोचविणे आवश्यक असलेल्या मालाचीही (उदा., फुले, फळे व भाजीपाला) वाहतूक करतात. सर्वांत मोठी मालवाहू विमाने बांधकाम सामग्री व लष्करी सामग्री यांसारखा जास्त अवजड मालही वाहून नेऊ शकतात. कित्येक मालवाहू विमाने धातूच्या मोठ्या पेटाऱ्यांतून माल वाहून नेतात. हे पेटारे या विमानांत सुलभपणे व त्वरित चढविणारी आणि त्यांतून उतरविणारी यंत्रसामग्री वापरण्यात येते. [⟶हवाई वाहतूक].
हलकी विमाने : व्यापारी वाहतुकीच्या विमानांपेक्षा ही विमाने बरीच लहान असतात आणि ती लहान विमानतळावर उतरू शकतात व तेथून आरोहण करू शकतात. यांपैकी बहुतेक विमाने एका एंजिनाची, प्रचालकाने चालविली जाणारी व खाजगी मालकीची असतात. अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांत तसेच कॅनडा व ऑस्ट्रेलिया या देशांतील विरळ वस्ती असलेल्या प्रदेशांत हलकी विमाने व्यापक प्रमाणात वाहतुकीसाठी वापरली जातात. यांतील काही विमाने थोड्या शेकडो किलोग्रॅम वजनाची व फक्त वैमानिक बसू शकेल एवढीच जागा असलेली असतात. इतर एकाच एंजिनाची हलकी विमाने बारापर्यंत प्रवासी नेऊ शकतात.
सर्वांत मोठ्या हलक्या विमानांना दोन पश्च-अग्र गतीची दट्ट्याची वा झोत एंजिने बसविलेली असतात व ती १९ पर्यंत प्रवासी वाहून नेऊ शकतात. ही विमाने खरी म्हणजे लहान व्यापारी वाहतुकीची विमानेच असतात. लहान विमानतळ व मुख्य विमान कंपन्या वापरीत असलेले मोठे विमानतळ यांच्या दरम्यान प्रवाशांचे स्थानांतरण करण्यासाठी प्रादेशिक व कमी अंतराकरिता वाहतूक करणाऱ्या विमान कंपन्या अशी विमाने वापरतात. अनेक व्यापारी-संस्थांची एक किंवा दोन एंजिनांची हलकी विमाने स्वतःच्या मालकीची असतात. अशा संस्था आपले कार्यकारी अधिकारी वर्ग, व्यवस्थापक, विक्रीसंबंधित कर्मचारी वर्ग व इतर कर्मचारी यांच्या व्यावसायिक फेऱ्यांसाठी या विमानांचा उपयोग करतात. या व्यावसायिक व कार्यकारी अधिकारी वर्गासाठी असलेल्या विमानांपैकी काही थोडी मोठी व वेगवान झोत विमाने असतात.
हलक्या विमानांचे इतर शेकडो उपयोग आहेत. त्यांपैकी काही विमाने नळमार्ग व दूरध्वनी मार्ग यांचे निरीक्षण, जंगलांतील आगी शोधणे व त्यांचे निवारण करणे, संकटकाळात लोकांना मदत पोहोचविणे यांसारख्या कामांसाठी वापरतात. हलक्या मालाची वाहतूक करणे, हवाई छायाचित्रण करणे, शिकाऊ वैमानिकांना उड्डाणाचे प्रशिक्षण देणे अशा इतर कामांसाठीही हलकी विमाने वापरतात. प्रगत देशांतील शेतकरी बियांची पेरणी, जमिनीची धूप थोपविणे, पशुधनाची मोजणी करणे यांसारख्या कामांसाठी हलक्या विमानांचा उपयोग करतात.
शक्तिचलित विमानांतील सर्वांत हलक्या विमानांना अल्ट्रालाइट व मायक्रोलाइट विमाने म्हणतात. ही एकच बैठक असलेली विमाने १२० किग्रॅ.पेक्षा जास्त वजनाची नसतात आणि ती लहान पेट्रोल एंजिनाच्या शक्तीवर फिरणाऱ्या प्रचालकाने चालविली जातात. मायक्रोलाइट विमानांनी ताशी २९० किमी.पेक्षा जास्त वेगाने उड्डाण केलेले असून ७,९०० मी.पर्यंत उंची गाठलेली आहे. ही विमाने प्रामुख्याने हौशी व क्रीडाप्रेमी लोक उडवितात. अनेक देशांत अल्ट्रालाइट व मायक्रोलाइट विमानांचे आकारमान, वेग व उड्डाणाची कमाल उंची यांच्यावर विनिमयांद्वारे नियंत्रण ठेवण्यात येते.
लष्करी विमाने : लष्कर आपल्या कार्यासाठी विविध प्रकारच्या विमानांवर अवलंबून असते. लष्करी विमानांचे लढाऊ, बाँबफेकी, मालवाहू, टेहळणी व विशेष उपयोगाची असे मूलतः वर्गीकरण करता येते. बहुतेक लष्करी विमानांची विशिष्ट लष्करी उद्दिष्टाकरिता निर्मिती करण्यात येते. लष्करी विमानांत जगातील सर्वांत मोठ्या (उदा., अमेरिकेच्या वायुसेनेचे दोन रणगाडे किंवा ३५० सैनिक वाहून नेऊ शकणारे सी-५ ए गॅलॅक्सी) व जगातील सर्वांत वेगवान (उदा., ३०,००० मी. उंचीवरून ताशी ३,२०० किमी. वेगाने उड्डाण करू शकणारे लॉकहीड एसआर-७१ ए हे टेहेळणी विमान) विमानांचा समावेश होतो. काही थोडी लष्करी विमाने ही लष्कराने विमान उत्पादकांकडून विकत घेतलेली मालवाहू किंवा हलक्या विमानांची विशेष प्रतिमाने असतात. उदा., अमेरिकेच्या लष्करात बोईंग -७०७ विमानाची विशेष प्रतिमाने सैनिकांच्या वाहतुकीसाठी व इतर विमानांना हवेतच इंधन पुरविणाऱ्या टाक्या म्हणून वापरण्यात येतात.
लढाऊ विमान हे वेगवान व जलद डावपेचात्मक हालचाली करू शकणारे विमान असते आणि ते शत्रूच्या विमानावर मारा करून पाडण्यासाठी वापरण्यात येते. ही विमाने लष्करी शस्त्रास्त्रे वाहून नेऊन सैन्याला मदत करण्यासाठीही वापरली जातात. [⟶लढाऊ विमाने].
बाँबफेकी विमाने ही त्यांच्या कार्यावरून म्हणजे हल्ला करणारी, गस्त घालणारी किंवा सूर मारणारी म्हणून ओळखली जातात. पल्ला व बाँब धारणक्षमता यांनुसारही त्यांचे हलकी, मध्यम व जड बाँबफेकी विमाने असे वर्गीकरण करण्यात येते. [⟶बाँबफेकी विमाने].
टेहळणी विमाने हवाई सर्वेक्षणासाठी वा छायाचित्रणासाठी वापरली जातात. या कामाकरिता बहुधा लढाऊ वा बाँबफेकी विमानांचे योग्य रूपांतरण करण्यात येते किंवा ती अभिकल्पित करण्यात येतात. काही टेहळणी विमानांत पाणबुडीचे अस्तित्व ओळखण्यासारख्या उद्देशाकरिता खास इलेक्ट्रॉनीय साधने बसविलेली असतात, तर काही शत्रूच्या आगममार्गाची आगाऊ सूचना देणारी निरोधक विमाने म्हणून काम करतात.
टेहळणी व संनिरीक्षण यांसाठी वैमानिकरहित विमानेही वापरली जातात. विमानविरोधी तोफा व प्रक्षेपणास्त्रे यांच्या विकासात अशी विमाने मोठ्या प्रमाणात वापरण्यात आली आहेत. कालबाह्य लष्करी विमानांचे या कामाकरिता तसेच अणुकेंद्रीय प्रयुक्तींच्या चाचणी स्फोटांच्या परिणामांचे मूल्यमापन करण्यासाठी वैमानिकरहित विमानांत रूपांतर करण्यात आलेले आहे. वैमानिकरहित विमानांचे पूर्वनिर्धारित मार्गाचे जाणारी, जरूरीप्रमाणे मार्गात व उंचीत बदल करणारी आणि दूरवर्ती नियंत्रणाने चालविली जाणारी असे तीन प्रकार आहेत. तिसरा प्रकार सर्वांत जास्त वापरात असून त्याचे नियंत्रण जमिनीवरून, दुसऱ्या विमानातून अथवा नौकांतून रेडिओ दुव्याने केले जाते. ऑगस्ट १९९६ मध्ये भारताच्या संरक्षण खात्याने ‘निशांत’ या नावाच्या आणि वरील तिसऱ्या प्रकारच्या वैमानिकरहित विमानाची यशस्वी चाचणी केली. हे विमान युद्धभूमीच्या विवेकपूर्ण टेहळणीच्या उद्देशाने तयार करण्यात आलेले आहे. या विमानाचे दूरवर्ती नियंत्रण सुविकसित अंकीय सूक्ष्मतरंग दुव्याने करण्यात येत असून लक्ष्याच्या दिशेत व पल्ल्यात त्याची मार्गण प्रणाली स्थिर करण्याची त्यात सोय आहे. [⟶टेहळणी, सैनिकी].
लष्करी मालवाहू विमाने सैनिक व सामग्री इष्ट स्थळी वाहून नेण्यासाठी वापरतात. बऱ्याचदा व्यापारी विमानांतील बैठका काढून टाकून त्याचे मालवाहू विमानात किंवा बैठकांची संख्या कमी करून संमिश्र मांडणीच्या विमानांत रूपांतर करण्यात येते.
पूर्णतः माल वाहून नेणारी, रात्री हालचाली करणारी, प्रशिक्षणासाठी वापरली जाणारी, प्रायोगिक स्वरूपाची, हवेतच दुसऱ्या विमानांत इंधन भरणाऱ्या टाकीचे कार्य करणारी यांसारख्या विशेष लष्करी गरजांची पूर्तता करण्यासाठी लागणारी विमाने तयार करताना त्यांच्या अभिकल्पात योग्य ते फेरबदल करण्यात येतात.
सागरी विमाने : ही विमाने पाण्याच्या पृष्ठभागावर उतरू शकतात व त्यावरून आरोहण करू शकतात. सागरी विमानांचे (१) प्लावक (पाण्यावर तरंगणारी) विमाने, (२) उडत्या नौका व (३) उभयचर (पाण्याच्या पृष्ठभागावर व जमिनीवरही अवतरण-आरोहण करू शकणारी) विमाने असे तीन प्रकार आहेत. प्लावक विमाने व उडत्या नौकाफक्त पाण्यावरच कार्य करू शकतात. प्लावक विमाने जमिनीवरील विमानांसारखीच असतात पण त्यांना खालच्या बाजूस चाकांऐवजी मोठे तरंगणारे तराफे असतात. उडत्या नौकांची काया जलाभेद्य असून ती नौ-कायेप्रमाणे (जहाजाच्या कायेप्रमाणे) पाण्यावर तरंगू शकते. उभयचर विमाने ही ज्यांच्या तराफ्याना किंवा नौ-कायेला चाके बसविलेली आहेत अशी प्लावक विमाने किंवा उडत्या नौकाच असतात. वैमानिक ही चाके वर ओढून घेऊ शकतो किंवा खाली करू शकतो आणि त्यामुळे त्याला विमान जमिनीवर व पाण्याच्या करू शकतो आणि त्यामुळे त्याला विमान जमिनीवर व पाण्याच्या पृष्ठभागावरही उतरविणे व त्यावरून आरोहण करणे शक्य होते. [⟶सागरी विमाने].
विशेष उद्देशाकरिता वापरण्यात येणारी विमाने : ही विमाने विशिष्ट कामाकरिता अभिकल्पित केलेली असतात. पिकांवर फवारणी करणारी विमाने शेतकरी आपल्या शेतावर द्रवरूप खते किंवा कीटकनाशके फवारण्यासाठी वापरतात. ही विमाने हळू वेगाने उड्डाण करू शकतील व द्रव रसायनांनी भरलेल्या मोठ्या टाक्या वाहू नेऊ शकतील अशा प्रकारे अभिकल्पित केलेली असतात. कॅनडात तयार करण्यात आलेले एक उभयचर विमान जंगलातील आग निवारणासाठी विशेषत्वाने अभिकल्पित केले गेले आहे. हे विमान एखाद्या सरोवरावर उतरू शकते व खास तयार केलेल्या टाक्यांत ३,८०० लिटरहून अधिक पाणी भरून घेऊ शकते. नंतर ते आगीच्या ठिकाणी उड्डाण करून तेथे आपला पाण्याचा भार टाकू शकते. विशेष उद्देशी विमानांमध्ये विमानांच्या शर्यतीसाठी वा हवाई कसरतीसाठी वापरण्यात येणाऱ्या विमानांचाही समावेश होतो. ही हलक्या प्रकारची विमाने असून अवघड कसरतीसारख्या हालचाली करू शकतात. विशेष उद्देशी विमानांचा दुसरा एक मोठा वर्ग म्हणजे घरगुती बांधणीची विमाने हा होय. ही विमाने सुट्या भागांच्या संचांच्या (किट्सच्या) स्वरूपात तयार करण्यात येतात व जोडावयाच्या सूचनांसह ग्राहकाला विकण्यात येतात.
अल्प अंतरात आरोहण व अवतरण करू शकणाऱ्या विमानांना १५० ते ३०० मी. लांबीची धावपट्टी पुरते. या अंतरात ही विमाने १५ मी. उंचीइतका अडथळा पार करू शकतात. नेहमीच्या रूढ विमानांना याच्या दिशेत आरोहण व अवतरण करू शकतात. ही दोन्ही प्रकारची विमाने लष्करी दृष्ट्या महत्त्वाची असून विमानवाहू जहाजांवर किंवा जंगलातील लहान मोकळ्या जागेत उतरू शकतात. अल्प अंतरात आरोहण-अवतरण करणारी विमाने व्यापारी वाहतुकीसाठीही वापरण्यात येतात. ही विमाने मोठ्या शहरांतील लहान विमानतळाचा किंवा ग्रामीण भागातील खडबडीत धावपट्टीचा उपयोग करू शकतात.
आ.१ मध्ये विविध प्रकारच्या विमानांच्या कमाल वेग व उंची यांच्या क्षमतांची तुलना करणारा तक्ता दिला आहे. या प्रत्येक प्रकारच्या प्रत्यक्ष विमानांच्या क्षमतांमुळे पुष्कळ मोठा पल्ला आढळून येऊ शकतो.
विमानाचे मूलभूत भाग : काही थोड्या प्रायोगिक विमानांचा अपवाद सोडला, तर सर्व विमानांत त्यांना बाह्याकार देणारे मूलभूत भाग सारखे असतात. हे भाग म्हणजे (१) काया, (२) पंख, (३) पुच्छ-जोडणी, (४) अवतरण यंत्रणा व (५) शक्ती संयंत्र . शक्ती संयंत्रा (एंजिनासह) खेरीज बाकीचे भाग मिळून विमानाचा सांगाडा तयार होतो. एंजिनाखेरीज विमानाच्या या भागांचा अभिकल्प व रचना यांविषयीचा तपशील ‘विमानाचा अभिकल्प व रचना’ या नोंदीत दिलेला असून येथे प्राथमिक स्वरूपाची माहिती दिलेली आहे. ‘विमानाचे एंजिन’ अशी स्वतंत्र नोंद आहे. ‘पायपर चेरोकी’ या हलक्या विमानाचे विविध भाग आ.२ मध्ये दाखविले आहेत.
काया : विमानाची काया त्याच्या नाकापासून पुच्छापर्यंत विस्तारलेली असते. कायेमध्ये विमान कर्मचारी, प्रवासी, माल, नियंत्रक यंत्रणा व इतर सामग्री समावेशित असते. कायेमुळेच विमानाचे इतर भाग एकत्रित जोडणे शक्य होते. पाण्यावर उतरणाऱ्या विमानाच्या कायेचा खालचा भाग जहाजाच्या कायेसारखा असतो, तर जमिनीवर उतरणाऱ्या विमानाचा हा भाग कोणत्याही आकाराचा असू शकतो. मात्र हा आकार कायेमधील धारणक्षमता लक्षात घेणारा व उड्डाणाला हवेचा कमीत कमी रोध होईल असा असतो. विमानाची काया विमान कर्मचारी, प्रवासी, माल तसेच स्वयंपाकगृह, स्वच्छतागृह, वायुवीजन (हवा खेळती ठेवणारी) यंत्रणा, रेडिओ उपकरण सामग्री व अन्य सामग्री या सर्वांचे वजन वाहून नेते. त्याबरोबरच कायेने पंखांचे व त्यांनी आधार दिलेल्या किंवा त्यांपासून लोंबत्या ठेवलेल्या संरचनांचे (एंजिने, इंधन टाक्या व अवतरण यंत्रणा यांचे) वजन पेलणे आवश्यक असते. काही विमानांत इंधन टाक्या कायेतच असतात.
विमानाच्या कायेच्या रचनेचे तत्त्व पोकळ स्तंभ किंवा दंडगोल (सिलिंडर) यांच्यासारखेच असते. लहान विमानांची काया अखंड असू शकते. ती बहुधा धातूची बनविलेली असते. मोठ्या विमानांत ती सामान्यतः हलक्या ॲल्युमिनियमाच्या मिश्रधातूच्या पत्र्यांची बनविलेली असते. हे पत्रे रिव्हेटांनी विभागवार जोडलेले असतात आणि पोलादी वर्तुळाकार पट्ट्यांनी व ताठ राहण्यासाठी लांबीच्या समांतर अशा पोलादी कोनांनी व पट्ट्यांनी प्रलंबित केलेले असतात.
एका एंजिनाच्या विमानात एंजिन कायेच्या पुढच्या भागात असते. मात्र काही झोत विमानांत एक वा सर्व एंजिने कायेच्या मागील भागात असतात.
सर्वांत लहान विमानांच्या कायेत एकच वैमानिक-कक्ष असून तीत फक्त वैमानिकापुरती किंवा वैमानिक व एक प्रवासी यांच्यापुरती जागा असते. दोन ते सहा प्रवासी वाहून नेणाऱ्या बहुतेक विमानांत वैमानिक व प्रवासी एकाच कक्षात बसतात. बहुतेक मोठ्या विमानांत विमान कर्मचाऱ्यांसाठी वैमानिक-कक्ष किंवा उड्डाण-मजला आणि प्रवासी व प्रवाशांचे सामान व माल यांच्यासाठी वेगळा कक्ष असतो. सर्वांत मोठ्या विमानांत (उदा., बोईंग-७४७) प्रवाशांकरिता व त्यांच्या सामानाकरिता अथवा मालाकरिता वेगवेगळे मजले असतात. वैमानिक व सहवैमानिक विमानाच्या नाकाजवळ आणि आवश्यक असल्यास उड्डाण अभियंता त्यांच्या मागे एका बाजूला असतो.
खूप उंचीवरून उड्डाण करणाऱ्या विमानांत दाबयुक्त हवा असलेले कक्ष असतात. जेव्हा विमान २,४०० मी. उंचीपेक्षा जास्त उंचीवर जाते तेव्हा या २,४०० मी. उंचीवर असणारा हवेचा दाब कक्षामध्ये वात संपीडकाने (दाबयुक्त हवा पुरविणाऱ्या साधनाने) राखला जातो. दाबयुक्त कक्षाच्या एका प्रकारात कायेच्या आत कक्षा हा स्वतंत्र घटकरूपात असतो, तर दुसऱ्या प्रकारात कायेच्या भित्ती याच दाबयुक्त कक्षाच्या बाह्य भित्ती म्हणून उपयोगात येतात. कायेच्या खिडक्या ॲक्रिलिक प्लॅस्टिकच्या केलेल्या असतात. वैमानिकाच्या समोरील वातरोधक काचा या पक्ष्यांच्या धडकेपासून रक्षण होण्यासाठी जाड व विभंगरोधक (फुटून तुकडे होणार नाहीत अशा) प्रकारच्या असतात.
पंख : विमानाचा पंख हा भाग कायेच्या प्रत्येक बाजूकडून बाहेर विस्तार पावलेला असतो. पंखाचा तळभाग जवळजवळ सपाट असतो व वरचा पृष्ठभाग वक्र असतो. या वैशिष्ट्यपूर्ण आकाराला वातपूर्ण उड्डाणावस्थेत राहण्यास लागणारी उत्थापन प्रेरणा निर्माण होण्यास पंखाचा हा आकार साहाय्यभूत होतो. पंखाच्या या महत्त्वाच्या कार्यासंबंधीचे विवरण पुढे ‘विमान कसे उडते’ या उपशीर्षकाखाली केले आहे.
बहुतेक विमानांचे पंख धातूचे असतात. लांबीच्या दिशेतील आधार घटक व आडवे आधार घटक (तीर) यांनी पंखाचा सांगाडा बनविलेला असतो. या सांगाड्यावर पातळ पत्र्याचे आवरण (बहुधा ॲल्युमिनिअमाच्या मिश्रधातूचे) असते. बहुतेक विमानांचे पंख अर्धबहालासारखे (एकाच टोकाकडून दृढपणे बसिवलेल्या तुळईसारखे) असून त्यांना कायेचा पूर्णपणे आधार असतो.
विमानाच्या पंखाला असलेल्या कडांना आधार कड, टोकाची कड, अग्रेसर कड व अनुसरणी कड असे म्हणतात. आधार कड हा पंखाचा भाग कायेला जोडलेला असतो. टोकाची कड ही कायेपासूनची सर्वांत दूरची कड होय. अग्रेसर कड पंखाची पुढची वक्राकार कड असते. पंखाचा वरचा भाग अग्रेसर कडेपासून जाड होत जातो व मग सुरीधारेसारख्या अनुसरणी कडेच्या दिशेने उतरता असतो. बहुतेक विमानांच्या पंखांच्या टोकाच्या कडा त्यांच्या आधार कडांपेक्षा थोड्याशा वर असतात (म्हणजे जेव्हा विमान जमिनीवर उभे असते तेव्हा त्याच्या पंखांच्या टोकाच्या कडा त्यांच्या आधार कडांपेक्षा जमिनीपासून थोड्या वरच्या पातळीत राहतात) अशा पंखांना द्वितलीय पंख म्हणतात. विमानाला पार्श्विक दिशेतील स्थैर्य (बाजूंकडील संतुलन) मिळण्यास द्वितलीय पंख मांडणीची मदत होते. बहुतेक विमानांचे पंख हे निम्न-पंखी अभिकल्पाचे म्हणजे कायेच्या खालच्या बाजूस जोडलेले असतात. मध्य-पंखी अभिकल्पाच्या विमानांचे पंख कायेच्या बाजूच साधारण निम्म्या अंतरावर बसविलेले असतात. उच्च-पंखी विमानांचे पंख कायेच्या माथ्याजवळ बसविलेले असतात.
बहुतेक विमानांच्या पंखांना चलनक्षम नियंत्रण पृष्ठे असतात व ती उड्डाण करीत असलेले विमान संतुलित अवस्थेत ठेवण्यास मदत करतात. उचल-फलक हे पंखाच्या अनुसरणी कडेला समांतर असे बिजागरी पद्धतीने जोडलेले असतात. हे फलक जरूरीप्रमाणे वर किंवा खाली करून विमानाचे पार्श्विक स्थैर्य नियंत्रित केले जाते. उचल-फलकांचा उपयोग करून विमान वळविण्यासाठी ते उजवीकडे वा डावीकडे कलते करावे लागते. बहुतेक सर्व विमानांत प्रत्येक उचल-फलकाला एक लहान बिजागरीने जोडलेला समायोजन भाग असतो. विमान उड्डाणात असताना ते संतुलित अवस्थेत राहण्यासाठी वापराव्या लागणाऱ्या इतर नियंत्रकांवरील दाब कमी करण्यासाठी वैमानिक हे समायोजक भाग उपयोगात आणतात. पंखावरील उचल-फलकांप्रमाणे पुच्छातील सुकाणू व उत्थापक यांवरही असे समायोजक भाग असतात.
अनेक विमानांना पंखांवर झडपा असतात. पंखांच्या अनुसरणी कडेला बिजागरीने जोडलेले हे भाग पंखाच्या आधार कडेच्या जवळ असतात. विमानाच्या आरोहणात विमानाचे उत्थापन वाढावे व अवतरणात कर्षण (हवेला विमानाच्या गतीला होणारा रोध) वाढावे म्हणून मदत होण्यासाठी या झडपा खाली करतात.
पंखांच्या अग्रेसर कडांना समान्यतः टोकांपाशी खाचा असतात. या खाचांमुळे अवतरण वेग कमी होतो.
अनेक विमानांची एंजिने पंखावर किंवा पंखात बसविलेली असतात. एंजिने धातूच्या प्रावरणात व बहुधा पंखाच्या खालच्या बाजूस बसविलेली असतात. बहुतेक पंखांच्या आत इंधन टाक्या व अवतरण यंत्रणा यांसाठी जागा असते. विमानाच्या पंखावर निरनिराळ्या प्रकारचे दिवेही बसविलेले असतात. उदा., प्रत्येक पंखाच्या टोकाच्या कडेवर रंगीत मार्गनिर्देशिक वा स्थितिदर्शक रंगीत दिवा असतो. विमानाच्या डाव्या पंखाच्या टोकाच्या कडेवरील दिवा तांबडा व उजव्या पंखाच्या टोकाच्या कडेवरील दिवा हिरवा असतो. या दोन दिव्यांची स्थाने पाहून कोणाही व्यक्तीला विमान कोणत्या दिशेने जात आहे हे ओळखता येते.
पुच्छ-जोडणी : विमानाचा हा सर्वांत मागचा भाग असून विमानाचे उड्डाण चालू असताना ते योग्य दिशेने चालविण्यास व ते संतुलित ठेवण्यास याची मदत होते. बहुतेक पुच्छ-जोडण्यांत ऊर्ध्व (उभ्या दिशेतील) पक्ष व सुकाणू आणि क्षैतिज (आडव्या दिशेतील) स्थिरकारक व उत्थापक यांचा समावेश असतो. पक्ष हा ताठ दृढ उभा असतो आणि त्याची हालचाल होत नाही. पक्षामुळे विमानाची मागची बाजू डाव्या अगर उजव्या बाजूला आंदोलित होत नाही. पक्षामुळे विमानाला दिशिक स्थैर्य मिळते. सुकाणू हे पक्षाच्या मागील कडेला बिजागरीने जोडलेले असते व दोन्ही बाजूंना ते हालविता येते. विमान वळविताना त्याचे नियंत्रण करण्यासाठी सुकाणूची मदत होते.
स्थिरकारक हा पुच्छातील लहान पंखासारखाच भाग असतो. पुच्छ वरखाली गचकण्यास तो प्रतिबंध करतो व त्यामुळे विमान एका स्थिर क्षैतिज दिशेत उडत राहण्यास मदत होते. उत्थापक हा स्थिरकारकाच्या मागील कडेला बिजागरीने जोडलेला असतो. विमानाचे नाक वर किंवा खाली करण्यासाठी वैमानिक उत्थापक वर किंवा खाली हालवितो.
हल्ली बांधण्यात येणाऱ्या विमानांत स्थिरकारक व उत्थापक वेगळे ठेवण्याऐवजी ते एकाच बळकट घटकाच्या रूपात एकत्रित केलेले असून तो घटक वर किंवा खाली हालविता येतो. बहुतेक सर्व विमानांच्या उत्थापकावर किंवा स्थिरकारक-उत्थापकावर समायोजक भाग असतो आणि काही विमानांच्या सुकाणूवरही समायोजक भाग बसविलेला असतो.
अवतरण यंत्रणा : विमान जमिनीवर किंवा पाण्यावर ज्या चाकाच्या किंवा प्लावक तराफ्यांच्या साहाय्याने गतिमान होते, त्यांचा या यंत्रणेत समावेश होतो. ही यंत्रणा जमिनीवर वा पाण्यावर विमानाच्या वजनाला आधार देण्याचेही कार्य करते. या यंत्रणेमुळे विमान जमिनीवर स्थिर स्थितीत राहू शकते आणि आरोहण व अवतरण सुरक्षितपणे करू शकते.
जमिनीवरील विमानांच्या अवतरण यंत्रणेचे दोन मुख्य प्रकार आहेत. काही हलक्या विमानांत कायेच्या पुढील भागातील दोन चाके व पुच्छाच्या खालील भागात एक चाक यांनी ही यंत्रणा बनलेली असते. इतर बहुतेक सर्व विमानांची अवतरण यंत्रणा तिचाकी सायकलीसारखी असते. हलक्या विमानांत ही यंत्रणा नाकाखाली एक चाक व मध्य कायेखाली दोन चाके किंवा प्रत्येक पंखाखाली एकेक चाक यांनी बनलेली असते. कित्येक मोठ्या विमानांची अवतरण यंत्रणा पुढील दोन भागांची बनलेली असते : (१) मुख्य यंत्रणा : यात प्रत्येक पंखाखाली बारापर्यंत चाके असलेला एकेक संच असतो व (२) नाक यंत्रणा : यात नाकाखाली एक किंवा दोन चाके असतात.
अवतरण यंत्रणा स्थिर किंवा आत ओढून घेता येणाऱ्या असू शकतात. स्थिर अवतरण यंत्रणा उड्डाणामध्ये विस्तारलेल्या अवस्थेतच राहते व त्यामुळे विमानाचा वेग कमी होतो. बहुतेक उच्च-वेगी विमानांची चाके आरोहणानंतर पंखांत किंवा कायेत ओढून घेतात आणि उड्डाणात त्यांच्यामुळे निर्माण होणारे कर्षण या व्यवस्थेमुळे कमी होते. लहान विमानांत आत ओढून घेता येणाऱ्या अवतरण यंत्रणेमुळे कर्षण पुष्कळसे कमी होत असले, तरी ती आत ओढून घेण्याच्या यंत्रणेच्या वजनामुळे फायदेशीर ठरत नाही.
उडत्या नौकेची जलाभेद्य काया हीच अवतरण यंत्रणा आणि कर्मचारी व प्रवासी यांच्याकरिता कक्ष (केबीन) अशा दोन्ही प्रकारे उपयोगी पडते. प्लावक विमानांसाठी तराफे हे अवतरण यंत्रणा म्हणून उपयोगी पडतात. उभयचर विमाने जमिनीवर वा पाण्यावर अवतरण-उड्डाण करू शकत असल्याने त्यांच्या तराफ्यांमध्ये किंवा नौ-कायेत आत ओढून घेता येणारी चाके असतात.
शक्ती संयंत्र : या भागामुळे विमानाला अग्रगामी गती प्राप्त होते. शक्ती संयंत्रात एंजिन, प्रचालत व इतर साहाय्यक सामग्री यांचा समावेश होतो आणि यांच्या संयोगानेच रेटा उत्पन्न करणारा घटक बनतो. काही विशिष्ट राशीची हवा पश्च (मागील) दिशेने प्रवेगित करून हा रेटा मिळविला जातो. विमानात मुख्यतः तीन प्रकारची एंजिने वापरली जातात : (१) पश्च-अग्र गतीचे म्हणजे दट्ट्यायुक्त एंजिन, (२) झोत एंजिन व (३) रॉकेट एंजिन. दट्ट्यायुक्त एंजिनाच्या बाबतीत एक मळसूत्री प्रचालक फिरवून त्याद्वारे हवेची मोठी राशी पश्च दिशेने फेकून तिचे प्रवेगीकरण साधले जाते, तर झोत एंजिनाच्या बाबतीत हवेचे पश्चगामी प्रवेगीकरण एंजिनाच्या निष्कासाच्या (उपयोग करून झाल्यावर बाहेर टाकल्या जाणाऱ्या वायूंच्या) रूपात होते. एकाच शक्ती संयंत्राने चालविल्या जाणाऱ्या विमानात ते बहुधा कायेच्या पुढच्या भागात (नाकात) बसविलेले असते. अनेक एंजिनयुक्त विमान तीन, चार अथवा सहा शक्ती संयंत्रांनी चालविले जाते. ही शक्ती संयंत्रे प्रवाहरेखित (ज्याचे कर्षण अल्प आहे असा आकार दिलेल्या) प्रावरणात बसविलेली असतात. ती पंखांवर किंवा पंखांपासून टांगलेल्या स्थितीत बसवितात. सागरी विमानांत ती पंखांच्या वर बसविलेली असतात.
इ. स. १९५० नंतरच्या दशकाच्या मध्यापर्यंत जवळजवळ सर्व विमानांतील शक्ती संयंत्रांत एक अगर अधिक दट्ट्यायुक्त पेट्रोल एंजिने व प्रत्येक एंजिनाचे चालविले जाणारे प्रचालक यांचा समावेश असे. आता (१९९६) अनेक विमानांत विशेषतः मोठ्या विमानांत झोत एंजिनयुक्त शकती संयंत्राचा वापर करण्यात येत आहे. तथापि प्रचालक फिरविणाऱ्या पेट्रोल एंजिनाचा अद्यापही विमान प्रचालनात महत्त्वाचा वाटा राहिलेला आहे. बहुतेक सर्व लहान विमानांत आणि काही मोठ्या विमानांत प्रचालकयुक्त पेट्रोल एंजिने वापरण्यात येतात. [⟶विमानाचे एंजिन].
रॉकेट एंजिने बहुतांशी झोत एंजिनांसारखीच कार्य करतात. मात्र त्यांना बाहेरून ऑक्सिजनाचा पुरवठा करण्याची आवश्यकता नसते. हे एंजिन चालविण्यास खूप इंधन खर्च होते व त्यामुळे ते वापरण्यास महाग असते. काही झोत व टर्बोप्रॉप विमाने अवघड वजन घेऊन वा लहान लांबीच्या धावपट्टीवरून त्वरित आरोहण करण्यासाठी छोट्या रॉकेटांची मदत घेतात. ही रॉकेटे विमानाच्या कायेला अथवा पंखांच्या खालच्या बाजूस बांधलेली असतात. कित्येक चाचणी स्वनातील विमानांत शक्ती पुरवठ्यासाठी रॉकेट एंजिनांचा उपयोग करण्यात आलेला आहे. [⟶रॉकेट].
प्रचालक : याला हवाई मळसूत्र (स्क्रू) असेही म्हणतात. टर्बोप्रॉप एंजिनाच्या [⟶टरबाइन प्रचालन] व पश्च-अग्र गतीच्या म्हणजे दट्ट्यायुक्त एंजिनाच्या विमानांत यांचा उपयोग करतात. अशा बहुतेक विमानांत प्रत्येक प्रचालकाला त्याचे स्वतःचे एंजिन जोडलेले असते. तथापि काही थोड्या विमानांत समाक्षीय म्हणजे एकाच एंजिनाने फिरविण्यात येणारे दोन प्रचालक वापरण्यात येतात.
लहान एंजिनाच्या प्रचालकाला दोन पाती असतात. मोठ्या एंजिनांच्या प्रचालकाला पाचापर्यंत पाती असू शकतात. अनेक विमानांना नियंत्रणक्षम कोनाची पाती बसविलेले प्रचालक असतात. उड्डाण चालू असतानाच अशा प्रचालकांवरील पात्यांचे कोन वैमानिक जरूरीप्रमाणे बदलू शकतो. पात्याचा एखादा विशिष्ट कोन विशिष्ट वेगाला किंवा हालचालीला सर्वांत योग्य असतो. पाती योग्य कोनात असली म्हणजे विमान सर्वाधिक कार्यक्षमतेने काम करते. स्थिर-कोनी पात्यांच्या प्रचालकांच्या पात्यांचे कोन बदलता येत नाहीत. स्थिर-वेगी प्रचालकांच्या पात्यांचे कोन आपोआप समायोजित होतात व त्यामुळे ते कोणत्याही हालचालीत विमानाच्या एंजिनाच्या वेग स्थिर ठेवतात. कडेवर वळविता येणाऱ्या पात्यांच्या प्रचालकांची पाती काटकोनात वळविता येतात व त्यामुळे त्यांच्या कडा विमानाच्या उड्डाणमार्गाला समांतर होतात. विमानाचे एंजिन बंद पडल्यास वैमानिक प्रचालकाची पाती वळवितो. या क्रियेमुळे वाऱ्याचे प्रचालक फिरण्यास प्रतिबंध होतो व हवेचा रोध कमी होऊन एंजिनाला हानी पोहोचण्याची शक्यता टळते.
विमानातील नियंत्रक व उपकरणे : वैमानिकाच्या कक्षात विविध प्रकारचे नियंत्रक, उपकरणे व मार्गनिर्देशन साहाय्यक साधने असतात. बहुतेक विमानांत उचल-फलक व उत्थापक कार्यान्वित करण्यासाठी नियंत्रण चक्र असते. काही विशेष प्रकारच्या विमानांत (उदा., लढाऊ विमानांत वा रसायनांची फवारणी करणाऱ्या विमानांत) नियंत्रण चक्राऐवजी नियंत्रण दांडी असते. दोन पायटे सुकाणूचे नियंत्रण करण्यासाठी असतात. विविध एंजिन उपकरणे इंधन पुरवठा, तेल दाब व इतर एंजिनविषयक माहिती नोंदवितात. उड्डाण उपकरणे ही विमानाचा वेग, उंची व हवेतील अनुस्थिती दर्शवितात.
काही विमानांत ‘स्वयंवैमानिक’ (ऑटो पायलट) ही प्रयुक्ती बसविलेली असते. ही प्रयुक्ती विमानाच्या नियंत्रकांना जोडलेली असते व स्वयंचलित रीत्या विमान मार्गावर राखण्याचे कार्य करते. सर्व आधुनिक विमानांत स्वयंवैमानिक असतात. तसेच संगणक व रडारसारखी इतर इलेक्ट्रॉनीय साधने बसविलेली असतात.
विमानातील नियंत्रक व उपकरणे यांसंबंधीची अधिक माहिती प्रस्तुत नोंदीतील ‘विमान उडविण्याची क्रिया’ या उपशीर्षकाखाली तसेच ‘विमानातील उपकरणे’ व ‘मार्गनिर्देशन’ या नोंदीत दिलेली आहे.
विमान कसे उडते : विमानाच्या उड्डाणाचे नियमन पुढील चार मूलभूत प्रेरणांनी होते : (१) गुरुत्वाकर्षण, (२) उत्थापन, (३) हवेचे कर्षण व (४) (रेटा). गुरुत्वाकर्षण ही नैसर्गिक प्रेरणा असून ती विमानाला जमिनीकडे खेचते. उत्थापन ही प्रेरणा विमानाला गुरुत्वाकर्षण प्रेरणेच्या विरुद्ध ढकलते. ही प्रेरणा विमानाच्या पंखांच्या हवेतून होणाऱ्या गतीमुळे निर्माण होते. कर्षण ही विमानाच्या अग्रगामी गतीला विरोध करणारी हवेची नैसर्गि प्रेरणा आहे. रेटा ही प्रेरणा कर्षणाला विरोध करते व विमानाला अग्रगामी दिशेने गती देते. रेटा हा विमानाच्या प्रचालकाने वा झोत एंजिनाने निर्माण होतो. जेव्हा विमानाचे उत्थापन गुरुत्वाकर्षण प्रेरणेच्या समान असते व त्याचा रेटा कर्षणाच्या बरोबर असतो तेव्हा ते विमान समतोल सम-पातळीत मध्यम वेगाच्या (महत्तम उड्डाण वेगाच्या साधारण ८० ते ९०% वेगाच्या) मार्गकमणी उड्डाणात असते. जेव्हा या चारांपैकी कोणतीही प्रेरणा बदलते तेव्हा विमान वर चढण्यास, वळण्यास किंवा दिशा बदलण्यास अथवा इतर कोणत्या तरी तऱ्हेने स्थिती बदलण्यास सुरुवात करते.
येथे या मूलभूत प्रेरणा विमानाच्या उड्डाणावर कशा तऱ्हेने परिणाम करतात याचे विवरण केलेले असून पुढे वैमानिक या प्रेरणा कशा नियंत्रित करतो हे सांगितलेले आहे.
गुरुत्वाकर्षण व उत्थापन : गुरुत्वाकर्षण विमान जमिनीवर ठेवण्यास किंवा ते उड्डाणात असताना पृथ्वीकडे ओढण्यास प्रवृत्त होते. जमिनीवर गुरुत्वाकर्षण हे विमानाच्या जमिनीवरील वजनाबरोबर असते. विमान हवेत आरोहण करून जाण्यास व ते हवेत उड्डाण करीत राहण्यास त्याच्या पंखांनी अधोगामी गुरुत्वाकर्षण प्रेरणेपेक्षा मोठी उत्थापन प्रेरणा निर्माण करणे आवश्यक असते. उत्थापन प्रेरणा ही विमान जमिनीवरून अथवा हवेतून गतिमान होत असताना त्याच्या पंखाभोवतील हवेच्या दाबात होणाऱ्या बदलामुळे निर्माण होते.
पंखांच्या साहाय्याने उडण्याचे प्रारंभीचे प्रयत्न निष्फळ ठरले याचे कारण पक्ष्याच्या पंखांच्या वक्र आकारामुळे त्यांत उत्थापन निर्माण होते हे लोकांना तोपावेतो समजले नव्हते. ही गोष्ट जेव्हा समजून आली तेव्हा त्यांनी थोडेसे वक्र आकाराचे विमानाचे पंख तयार करण्यास सुरुवात केली आणि त्यामुळे साधारणपणे पक्ष्यांच्या पंखांप्रमाणे उत्थापन निर्माण झाले.
जेव्हा विमान जमिनीवर उभे असते तेव्हा त्याच्या पंखाच्या वर व खाली असलेल्या हवेचा दाब सारखाच असतो. जेव्हा विमान अग्रगामी दिशेने गतिमान होते तेव्हा त्याच्या पंखाच्या वरून व खालून हवा वाहू लागते. वरच्या वक्र पृष्ठभागावरून जाणारी हवा वक्राकारात वाहते. हवा अशा प्रकारे वाहात असताना तिचा वेग वाढतो व तिचा दाब कमी होतो. पंखाच्या सपाट तळाखालून वाहणारी हवा एका सरळ रेषेत वाहते, तिचा वेग व दाब पंखामुळे बदलत नाही. हवेच्या उच्च दाबाचे क्षेत्र नेहमी निम्न दाबाच्या क्षेत्राकडे गतिमान होते आणि त्यामुळे पंखाच्या खालील हवा त्याच्यावरील हवेकडे जाण्याचा प्रयत्न करते परंतु या गतीच्या मार्गात पंख येत असल्यामुळे उच्च दाब क्षेत्र हे निम्न दाब क्षेत्रापर्यंत पोचण्याऐवजी ते पंख हवेत वर उचलते. जितक्या जलद वेगाने गतिमान होते, तितके जास्त उत्थापन त्याचा पंख निर्माण करतो. विमान आरोहणापूर्वी धावपट्टीवरून जाताना जसजसा आपला वेग अधिकाधिक वाढविते तसतसा त्याचा पंख अधिकाधिक उत्थापन निर्माण करतो. पंखाच्या खालील हवेचा दाब शेवटी विमानाच्या वजनापेक्षा जास्त होतो आणि यामुळे उत्थापन प्रेरणा गुरुत्वाकर्षण प्रेरणेपेक्षा जास्त होऊन विमानाचे हवेत आरोहण होते.
कर्षण व रेटा : विमानाचा पंख हवेतून अग्रगामी गतीने जात असेल तरच तो उत्थापन निर्माण करू शकतो. ही आवश्यक अग्रगामी गती निर्माण करण्यासाठी विमानाला एंजिनाचा रेटा मिळणे जरूरीचे असते. जसजसा रेटा वाढत जातो तसतसा तो विमानाला अगोदरच्या पेक्षा अधिक जलद अग्रगामी गती देतो. तथापि विमानाचा वेग तसा वाढतो तसे कर्षणही वाढत जाते. कर्षणाला विरोध करण्यासाठी विमानाला मग आणखी जास्त रेटा देणे आवश्यक होते.
झोत विमानात झोत एंजिनामधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंच्या जलद गतीमुळे रेटा उत्पन्न होतो. टर्वोप्रॉप एंजिनावर चालणाऱ्या विमानांत व पश्च-अग्र गतीच्या म्हणजे दट्ट्याच्या एंजिनावर चालणाऱ्या विमानांत प्रचालकांनी रेटा निर्माण केला जातो. प्रचालकांच्या पात्यांचा आकार बराचसा विमानाच्या पंखांसारखाच असतो. जेव्हा प्रचालक फिरतो तेव्हा पात्यांच्या अग्र पृष्ठभागावरील हवेचा दाब कमी होतो. पात्यांच्या मागील भागातील उच्चतर दाब त्यांच्या पुढील निम्नतर दाबाच्या भागाकडे जातो. यामुळे तो प्रचालकाच्या पात्यांवर रेटा देतो व विमान अग्रगामी दिशेने गतिमान होते. जितक्या जलद झोत एंजिन कार्य करते किंवा प्रचालक फिरतो तितकी रेटा प्रेरणा जास्त असते.
झोत एंजिनात निम्न वेगाची हवा आत शिरते. एक संपीडक या हवेचा दाब वाढवितो. मग ही संपीडक हवा झोत इंधनाबरोबर ज्वलन कक्षात जाळली जाते व त्यामुळे उच्च वेगाने मागील बाजूकडे जातो व त्यामुळे निर्माण झालेल्या रेट्याने एंजिन अग्रगामी दिशेने गतिमान होते. निष्कासामुळे एक टरबाइनही फिरते व त्याच्या साहाय्याने एंजिनाचे भाग कार्य करतात. [⟶झोत प्रचालन].
रेटा वाढविण्यास मदत करण्यासाठी व कर्षण कमी करण्यासाठी अभियंते विमानाची काया शक्य तितकी प्रवाहरेखित आकाराची अशी अभिकल्पित करतात. विमानाच्या कायेला सफाईदार व सुबक आकार देतात आणि बाहेरील प्रत्येक भाग हवेतून जाताना सहज व सफाईदारपणे हवा कापेल असा अभिकल्पित करतात.
उंची बदलणे : विमान जेव्हा समपातळीत मार्गक्रमणी उड्डाण करीत असते तेव्हा उत्थापन हे गुरुत्वाकर्षणाच्या विरुद्ध व रेटा हा कर्षणाच्या विरुद्ध संतुलित अवस्थेत असतात. विमान खाली उतरविण्यासाठी वैमानिकाने एंजिनाची शक्ती कमी करणे आवश्यक असते. प्रचालकयुक्त वा झोत एंजिनाची गती कमी केल्यास विमानाचा रेटा कमी होतो. रेटा कमी केल्याने उत्थापनही कमी होते व विमान खाली येण्यास सुरुवात होते. त्याचवेळी कर्षणाचा परिणाम वाढतो व त्यामुळे विमानाची गती आणिखी मंदावते आणि विमान खाली येण्याच्या त्वरेत आणखी भर पडते.
विमान वर चढविण्यासाठी वैमानिक एंजिनाची शक्ती वाढवितो. प्रचालकयुक्त किंवा झोत एंजिने जलद कार्य करतात व अधिक रेटा निर्माण करतात. वाढलेल्या रेट्यामुळे उत्थापनही वाढते व विमान वर चढण्यास सुरुवात होते. तथापि विमान चढण्याच्या क्रियेमुळे कर्षण वाढते व त्यामुळे विमानाला आणखी जास्त उत्थापन मिळणे आवश्यक होते. हे जादा उत्थापन मिळविण्यासाठी वैमानिक विमानाचा आक्रमण कोन (पहा आ.१४) म्हणजे ज्या कोनात पंख हवा कापतो तो कोन वाढवितो. वैमानिक नियंत्रकांचा उपयोग करून विमानाचे नाक थोडेस वर करतो व त्यामुळे पंख विमानाच्या उड्डाण मार्गाशी थोडासा जास्त कोन करतो. पंखाच्या वरच्या भागावरील हवेच्या प्रवाहाचा वेग वाढतो आणि पंखावरील हवेचा दाब मार्गक्रमणी उड्डाणातील पंखावरील हवेच्या दाबापेक्षा कमी होतो. पंखाच्या खालील उच्च दाब क्षेत्र पंखावरील निम्न दाब क्षेत्राकडे जाते व त्यामुळे उत्थापन निर्माण होते. मात्र आक्रमण कोन वाढविल्याने पंखावरील हवेच्या प्रवाहात क्षोम निर्माण होतो व त्यामुळे कर्षण वाढते. अधिक रेटा मिळविण्यासाठी एंजिनाची शक्ती वाढवून वैमानिक उड्डाणाच्या चार प्रेरणा पुन्हा संतुलित अवस्थेत आणतो.
दिशा बदलणे : विमान वळविण्यासाठी वैमानिक एका पंखावरील किंवा दुसऱ्यावरील उत्थापन वाढवितो. उदा., डावीकडे वळविण्यासाठी वैमानिक नियंत्रण कार्यान्वित करून विमान डाव्या दोलन स्थितीत आणतो म्हणजे डावा पंख उजव्या पंखापेक्षा खाली कललेला करतो. उत्थापन प्रेरणा नेहमी पंखाच्या पृष्ठभागाला काटकोनात असते. जेव्हा पंख जमिनीला क्षैतिज दिशेत नसतो तेव्हा उत्थापन जमिनीशी काही कोनात होते. जेव्हा डावा पंख खाली कलतो तेव्हा उजव्या पंखावरील उत्थापन वाढते व ते विमान वळणाभोवती खेचते. वैमानिक विमानाचे नाक स्थिर राहण्यासाठी सुकाणूचा उपयोग करतो. विमान वळविण्यासाठी सुकाणूचा उपयोग करण्यात येत नाही. पंखावर येणार व क्षितिजाला कोन करणारी उत्थापन प्रेरणा हीच विमान वळण्यास कारणीभूत होते.
जेव्हा विमान वळण घेते तेव्हा गुरुत्वाकर्षण प्रेरणेला विरोध करणाऱ्या उत्थापनाचे मान कमी होते. यामुळे विमानाची उंची कमी होऊ लागते. विमानांवरील चार प्रेरणा पुन्हा संतुलित करण्यासाठी वैमानिक पुढील दोनापैकी एक गोष्ट करू शकतो : (१) आक्रमण कोन वाढवून पंखाची उत्थापन प्रेरणा वाढविणे. (२) एंजिनाची शक्ती वाढवून रेटा वाढविणे. वाढलेल्या रेट्यामुळे अधिक उत्थापन निर्माण होते. तीव्र वळण घेताना विमानाची उंची कमी होऊ नये म्हणून वैमानिक आक्रमण कोन व एंजिनाची शक्ती या दोन्हीत वाढ करतो. विमानावर क्रिया करणाऱ्या चार मूलभूत प्रेरणा कशा प्रकारे क्रिया करतात यासंबंधीची अधिक माहिती ‘वायुयामिकी’ या नोंदीत पहावी.
विमान उडविण्याची क्रिया : विमान ही यांत्रिक नियमांनुसार कार्य करणारी एक यांत्रिक प्रयुक्ती आहे. कोणत्याही व्यक्तीला कुशल वैमानिक होण्यासाठी हे नियम व ⇨वायुगतिकीचे नियम माहीत असणे आवश्यक आहे. अशा व्यक्तीला विमान उडविण्याचे प्रशिक्षण व अनुभव घेणे जरूरीचे आहे. (विमान उडविण्याच्या प्रशिक्षणासंबंधी प्रस्तुत नोंदीत पुढी माहिती दिलेली आहे).
विमान उडविण्याची क्रिया मोटारगाडी चालविण्याच्या क्रियेपासून अनेक बाबतींत भिन्न आहे. उदा., मोटारगाडी वळविण्यासाठी चालक केवळ सुकाणू चक्र फिरवितो, पण विमान वळविण्यासाठी वैमानिकाला एकाच वेळी कित्येक नियंत्रक कार्यान्वित करावे लागतात.
मूलभूत गती व नियंत्रक : विमानाच्या तीन मूलभूत गती किंवा हालचाली असतात : (१) झुकाव, (२) दोलन, (३) नागमोडी. विमानाच्या या प्रत्येक गती त्याच्या एकेका (काल्पनिक) अक्षाभोवती होतात. झुकाव ही गती विमानाचे नाक वर वा खाली होताना पार्श्व अक्षाभोवती होते. दोलन ही गती विमानाच्या एका पंखाचे टोक दुसऱ्याच्या टोकापेक्षा खालील पातळीवर जाताना अनुदैर्व्य (विमानाच्या लांबीला समांतर असलेल्या) अक्षाभोवती होते. नागमोडी गती ही विमानाचे नाक डावीकडे वा उजवीकडे वळताना उदग्र (उभ्या) अक्षाभोवती होते. यागती जरूरीप्रमाणे मिळविण्यासाठी व त्यांचे समायोजन करण्यासाठी वैमानिक आपल्या कक्षातील नियंत्रकांचा उपयोग करतो.
विमानात अनेक नियंत्रक असतात परंतु त्यांपैकी पुढील चार मूलभूत आहेत : (१) उत्थापक, (२) सुकाणू, (३) उचल-फलक व (४) एंजिन नियामक. उत्थापक व सुकाणू हे पुच्छ-जोडणीचे भाग असतात. उचल-फलक पंखांवर असतात. हे बाह्य नियंत्रक बळकट दोर, दंड व कप्प्या यांनी बनलेल्या प्रणालीद्वारे वैमानिक कक्षातील नियंत्रकांना जोडलेले असतात. सुकाणू पायटे सुकाणूचे नियंत्रक करतात. वैमानिक एंजिन नियामकाचा उपयोग करून एंजिनाचा वेग व शक्ती नियंत्रित करतो. आ.८ मध्ये वैमानिक कक्षातील मूलभूत नियंत्रक व उपकरणे दर्शविलेली आहेत. वैमानिक व सहवैमानिक या दोघांचीही नियंत्रक चक्रे व सुकाणू पायटे सारख्याच प्रकारे नियंत्रणाचे काम करतात. हवा वेगदर्शक व उच्चतामापक यांसारखी उड्डाण उपकरणे विमान योग्य मार्गावर ठेवतात, तर वंगण दाबदर्शक व कोनीय वेगमापक (फेरेगणक) यांसारखी एंजिन उपकरणे एंजिनाचे कार्यमान मोजतात. या उपकरणांची माहिती ‘विमानातील उपकरणे’ या नोंदीत दिलेली आहे.
नियंत्रक चक्र व सुकाणू पायटे यांच्या साहाय्याने विमानाला झुकाव, दोलन व नागमोडी गती देता येतात. नियंत्रक चक्र पुढे व मागे हालविता येते आणि एका बाजूकडून दुसऱ्या बाजूकडे वळविता येते. नियंत्रक चक्र पुढे ढकलले किंवा मागे ओढले, तर उत्थापक वर किंवा खाली होतात आणि यामुळे विमानाला झुकाव गती मिळते (आ.९) नियंत्रक चक्र पुढे ढकलले म्हणजे उत्थापक खाली होतो व नाक खाली जाते. नियंत्रण चक्र परत मागे ओढले म्हणजे उत्थापक वर होतो व नाकही वर येते. नियंत्रण चक्र एका बाजूकडून दुसऱ्या बाजूकडे वळविले म्हणजे उचल-फलक वर किंवा खाली होतात व यामुळे विमानाला दोलन गती प्राप्त होते (आ.१०). नियंत्रण चक्र उजवीकडे वळविल्यास उजव्या पंखावरील उचल-फलक वर होतो व डाव्या पंखावरील उचल-फलक खाली हातो. यामुळे विमानाचे उजवीकडे दोलन होते. विमानाला नागमोडी गती देण्यासाठी वैमानिक सुकाणू पायट्यांचा वापर करतात (आ.११) डाव्या पायट्यावर दाब दिला म्हणजे सुकाणू डावीकडे हेलकावते व विमानाचे नाकही डावीकडे हेलकावते. उजवा पायटा दाबल्यास सुकाणू व नाक उजवीकडे हेलकावतात.
उचल-फलक, उत्थापक व सुकाणू यांच्यावरील समायोजक भागांचे नियंत्रकही वैमानिक-कक्षात असतात. विमानाच्या हवा-वेगास किंवा त्याच्या गुरुत्वमध्यात (ज्यात संपूर्ण विमानाचे द्रव्यमान जणू एकवटलेले आहे अशा बिंदूत) बदल झाला, तरीही विमान संतुलित अवस्थेत ठेवण्यास या समायोजक भागांची मदत होते. विमानाचा गुरुत्वमध्य उड्डाणात अनेक वेळा बदलतो. उदा., पंखांतील टाक्यांमधील इंधन जसजसे खर्च होते तसतसा विमानाचा गुरुत्वमध्य बदलतो. विमान वरच्या दिशेने झुकू नये म्हणून वैमानिकाला नियंत्रण चक्रावर सतत दाब ठेवून उत्थापक नियंत्रणाखाली ठेवावा लागेल. तथापि जर वैमानिकाने उत्थापकावरील समायोजक भाग योग्य प्रकारे जुळविले, तर ते आपोआप उत्थापकाचे काम करतात. अशा प्रकारे समायोजक भागांची योग्य जुळवणी केल्यावर वैमानिकाला नियंत्रण चक्र वा सुकाणू यांचा उपयोग न करता उड्डाण चालू ठेवता येते. वैमानिक आरोहणाकरिता विमान धावपट्टीवरून उच्च वेगाने गतिमान करतो. पंखंभोवतालून वारा जोराने घुसतो व त्यामुळे उत्थापन प्रेरणा निर्माण होते. अधिक उत्थापन मिळविण्यासाठी वैमानिक उत्थापक वर करतो व त्यामुळे आक्रमण कोन वाढतो. या स्थितीत वैमानिक झडपाही खाली करू शकतो. जेव्हा उत्थापन गुरुत्वाकर्षणापेक्षा जास्त होते तेव्हा विमानाचे हवेत आरोहण होते. (आ.१२).
अवतरणाकरिता विमानाचा वेग शक्य तितका कमी करावा लागतो म्हणून वैमानिक एंजिन शक्ती कमी करतो, परंतु वेग कमी केल्याने उत्थापनही कमी होते. विमान कोसळू नये इतपत उत्थापन मिळविणे आवश्यक असते. उत्थापनाच्या पुनःप्राप्तीसाठी वैमानिक आक्रमण कोन वाढवितो व झडपा खाली करतो. (आ.१३).
नियंत्रकांचा योग्य तऱ्हेने वापर : विमानाची कोणतीही हालचाल करण्यासाठी वैमानिक कोणत्याही एकाच मूलभूत नियंत्रकाचा उपयोग करीत नाही. उदा., डावीकडे वळण्यासाठी वैमानिक केवळ डावा सुकाणू पायटा खाली दाबत नाही. फक्त हा एकच नियंत्रक याकरिता वापरला, तर विमानाची ‘घसरण’ होईल. वैमानिकाचे सुकाणू पायट्यांवरील पाय काढताच घसरणीतील विमान वळण पूर्ण न करता मूळ उड्डाण मार्गावर परत येते.
सम-पातळीतील उड्डाणात योग्य प्रकारे डावीकडे वळण्यासाठी वैमानिकाचे चारही मूलभूत नियंत्रक वापरणे आवश्यक असते. याकरिता वैमानिकाने पुढील चार क्रिया करणे जरूरीचे आहे : (१) विमानाला डावीकडे हेलकावा देण्यासाठी डावा सुकाणू पायटा खाली दाबणे, (२) डावीकडील दोलनासाठी डावा उचल-फलक वर करण्याकरिता नियंत्रक चक्र डावीकडे वळविणे, (३) उत्थापक वर आणण्यासाठी व नाक वर करण्यासाठी नियंत्रक चक्र मागे खेचणे यामुळे पंखाचा आक्रमण कोन वाढतो आणि (४) एंजिनाची शक्ती वाढविण्यासाठी एंजिननियामक पुढे रेटणे. वैमानिक एकाच वेळी या सर्व हालचाली करतो. विमान वळविण्यासाठी वैमानिक उचल-फलक व सुकाणू एकत्रितपणे उपयोगात आणतो परंतु जेव्हा विमान वळते तेव्हा त्याचे उत्थापन कमी होते, हे उत्थापन परत मिळविण्यासाठी वैमानिक उत्थापक वर उचलतो व यामुळे पंखाचा आक्रमण कोन वाढतो. तथापि आक्रमण कोनातील वाढीमुळे कर्षण वाढते व अधिक रेटा आवश्यक होतो. अधिक रेटा मिळविण्यासाठी वैमानिक एंजिननियामक पुढे रेटून एंजिनापासून मिळणारी शक्ती वाढवितो.
विमानाच्या इतर सर्व हालचालींसाठी-आरोहणापासून ते अवतरणांपर्यंत –वैमानिकाने वळण घेण्याच्या क्रियेप्रमाणेच उड्डाणाच्या सर्व प्रेरणा संतुलित ठेवणे आवश्यक असते.
सर्व मूलभूत नियंत्रकांचा एकाच वेळी उपयोग करून वैमानिक उत्थापनाच्या विरुद्ध गुरुत्वाकर्षण व रेटा विरुद्ध कर्षण यांचे संतुलन साधतो.
हवा-प्रवाह भंजन : जेव्हा पंखाचा अक्रमण कोन इतका मोठा होतो की, विमानाचे उतथापन कमी होऊन ते खाली पडू लागते तेव्हा त्याच्या पंखाच्या वरील हवा प्रवाहाचे भंजन होते. आक्रमण कोनात किंचित वाढ केली तर उत्थापन वाढते परंतु वैमानिकाने विमानाचे नाक इतके वर केले की, पंखाचा उड्डाण-मार्गाशी १५ ते २० अंशांपेक्षा जास्त कोन झाला, तर पंखाच्या वरून वाहणाऱ्या हवेत अनिर्बंधपणे बुडबुड्यासारखा क्षोभ निर्माण होतो. याचा परिणाम म्हणजे विमानाचे उत्थापन कमी होते. वैमानिकाने उत्थापन परत मिळविले नाही, तर विमान नियंत्रणाबाहेर जाऊन कोसळण्याची शक्यता असते. याकरिता विमानाचे नाक खाली करणे व उत्थापनासाठी आवश्यक असणारा वेग गुरुत्वाकर्षणाद्वारे मिळवून विमान हवा-प्रवाह भंजन स्थितीतून बाहेर काढणे वैमानिकला शक्य असते. एंजिनाची शक्ती वाढवून जादा रेट्यानेही उत्थापन मिळविणे वैमानिकाला शक्य असते.
उपकरणांच्या साहाय्याने उड्डाण : वैमानिक-कक्षेतील उपकरणांखेरीज इतर काहीही दृश्यमान नाही अशा स्थितीतही कुशल वैमानिक विमानाच्या हाचचाली व अवतरण करू शकतो. ढग, धुके व पुष्कळ पाऊस अशा स्थितीत उड्डाण करण्यासाठी हे कौशल्य आवश्यक असते.
जर वैमानिकाला क्षितिज अथवा खालची जमीन दिसू शकत नसेल, तर विमान योग्य मार्गावर आहे की नाही अथवा विमानाची उंची योग्य उंचीपेक्षा कमी वा जास्त होत आहे की काय हे समजणे अवघड असते. वैमानिकाला ही माहिती उपकरणांद्वारे मिळते. याखेरीज उंची वा वेग कमी न होता विमानाच्या विविध हालचाली करण्यास व ते जमिनीवर सुरक्षितपणे उतरविण्यास वैमानिकांना उपकरणांची मदत होते. [⟶मार्गनिर्देशन विमानातील उपकरणे].
उड्डाण वेगाचे मापन : विमानाचा वेग निरनिराळ्या प्रकारे मोजण्यात येतो. निदर्शित हवा-वेग हा वैमानिकाला हवा-वेगदर्शक या उपकरणावरून [⟶विमानातील उपकरणे] समजतो परंतु हवा-वेगदर्शकावर तापमानाचा व निरनिराळ्या उंचीवरील हवेच्या दाबाचा परिणाम होतो. यामुळे विमानाचा निदर्शित हवावेग हा त्याचा खरा हवा-वेग व त्याचा भू-वेग यांच्यापेक्षा भिन्न असतो. विमानाचा खरा हवा-वेग हा हवेच्या सापेक्ष असणारा त्याचा प्रत्यक्ष वेग असतो. विमानाचा भू-वेग हा पृथ्वीच्या सापेक्ष असणारा त्याचा वेग असतो. वैमानिकाला खरा हवा-वेग काढण्यासाठी निदर्शित हवा-वेग पाहून प्रत्येक ३०० मी. उंचीसाठी सु. २ टक्के वेगाची त्यात भर घालावी लागते. उदा., जर विमान ३,००० मी. उंचीवरून उडत असेल व त्याचा हवा-वेगदर्शक ताशी १०० किमी. दर्शवित असेल, तर त्या विमानाचा खरा हवा-वेग ताशी सु. १२० किमी. असेल. वाऱ्याचा वेग व दिशा माहीत असेल, तर वैमानिक खऱ्या हवा-वेगाचा उपयोग करून भू-वेगाने परिगणन करू शकतो. उदा., जर खरा हवा-वेग ताशी १२० किमी. असेल आणि विमान ताशी ३० किमी. वेग असलेल्या व उड्डाण दिशेच्या विरुद्ध दिशेने येणाऱ्या वाऱ्यातून उड्डाण करीत असेल, तर त्याचा भू-वेग ताशी ९० किमी. होईल.
विमानाचा महत्तम वेग म्हणजे सम-पातळीत ते जितका सर्वांत जास्त जलद वेग गाठू शकत असेल तो वेग होय. त्याचा सर्वोत्तम चढण्याचा वेग हा ज्या वेगाला ते सर्वात जलद चढू शकते तो वेग असतो. डावपेचात्मक वेग हा विमानाला धोका पोहोचू न देता त्यची ज्या सर्वात जलद वेगाने डावपेचात्मक हालचाल करता येईल तो वेग. प्रत्येक विमानाला पीतरेषा वेग व लाल रेषा वेग असतात आणि ते हवा-वेगदर्शकावर दाखविलेले असतात. पिवळ्या रंगाने दर्शविलेले क्षेत्र सावधानता क्षेत्र असते. या क्षेत्राच्या पल्ल्यातील वेगांनी उड्डाण करताना वैमानिकाने आकस्मिक डावपेचात्मक हालचाली करू नयेत. कोणत्याही परिस्थितीत विमानाचे सुरक्षितपणे उड्डाण करता येईल असा सर्वांत जलद वेग लाल रंगाने दर्शविलेल्या क्षेत्राने सूचित होतो.
प्रत्येक विमानाला हवा-प्रवाह भंजन वेग असतो. या वेगाला पंख आपले उत्थापन गमावितात. विमान उत्पादक प्रत्येक विमान विकताना त्यावर त्याचा हवा-प्रवाह भंजन वेग दर्शवितात. तथापि दर्शविलेल्या हवा-प्रवाह भंजन वेगावरून सम-पातळीतील उड्डाणात ज्या वेगाला विमानाची हवा-प्रवाह भंजन स्थिती येईल तो वेग समजतो. जर विमान वळण घेत असेल, तर त्याचा हवा-प्रवाह भंजन वेग सम-पातळीतील हवा-प्रवाह भंजन वेगापेक्षा जास्त असतो. सम-पातळीतील उड्डाणात हवा-प्रवाह भंजन स्थितीतून पूर्व स्थितीत येण्यासाठी वैमानिक नियंत्रण चक्र पुढे रेटतो व उत्थापन मिळविण्यासाठी एंजिनाची शक्ती वाढवितो.
उड्डाणाचे प्रशिक्षण : शक्तिचलित विमान उड्डाणाच्या आद्य प्रवर्तकांना ग्लायडर उड्डाणाच्या [⟶ग्लायडर व ग्लायडिंग] अनेक वर्षांच्या अनुभवाचा फायदा उपलब्ध होता. तथापि विमान उड्डाणातील अगम्य अशा नवीन परिस्थितीशी व आविष्कारांशी जुळवून घेण्याचे शिकण्याकरिता त्यांना कष्टदायक व काही वेळा धोकादायक असे प्रयत्न करावे लागले. उड्डाण प्रशिक्षण हे त्या वेळी अगदी अज्ञात शास्त्र होते. प्रारंभीच्या विमाने व त्यांच्या नियंत्रक प्रणाली कमजोर व अस्थिर होत्या. या उड्डाण प्रयत्नांत जमिनीपासून उंचीवर राहण्यासाठीच नव्हे तर जिवंत राहण्यासाठीही वैमानिकाला स्नायूंचा समन्वय राखणे व त्वरित प्रतिक्रिया करणे यांची अत्यंत आवश्यकता निर्माण झाली. अनेक धाडसी माणसे या प्रयत्नांत नाश पावली याचे कारण विमान, शक्ती संयंत्र व सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे वायुगतिकी यांसंबंधी कोणालाच पुरेशी मातीही नव्हती. आता जगात सर्वत्र वापरल्या जाणाऱ्या लष्करी व नागरी शिक्षण पद्धतींत विमान उड्डाण प्रशिक्षण उच्च प्रतीचे बनलेले आहे.
विमान उड्डाणासाठी पुष्कळ मोठ्या प्रमाणात विशेष प्रकारचे ज्ञान असणे आवश्यक असते आणि यामुळे अनेक विद्यार्थी वैमानिक उड्डाण प्रशिक्षणाबरोबरच जमिनीवरील प्रशिक्षणही घेतात. जमिनीवरील प्रशिक्षणात वायुगतिकी, वातावरणविज्ञान [⟶वैमानिकीय वातावरणविज्ञान], मार्गनिर्देशन आणि उड्डाणाचे कायदेशीर विनिमय यांचा समावेश असतो. उड्डाण प्रशिक्षण परीक्षेत उत्तीर्ण होण्यासाठी विद्यार्थ्यांना या सर्व विषयांचे उत्तम ज्ञान असणे आवश्यक असते.
उड्डाण प्रशिक्षण हे ४० अगर अधिक तासांच्या उड्डाण कालावधीचे असते. उड्डाण प्रशिक्षणातील साधारण निम्मा कालावधी दुहेरी प्रशिक्षणाचा असतो म्हणजे यात विमानामध्ये विद्यार्थ्यांबरोबर एक प्रशिक्षक उड्डाण करतो व एका दुहेरी नियंत्रण प्रणालीद्वारे विमानाच्या नियंत्रणात सहभागी होतो. उरलेला उड्डाण कालावधी हा एकट्याच्या उड्डाणाचा असतो म्हणजे त्यात विमानामध्ये फक्त विद्यार्थी वैमानिक असतो. विमानाच्या स्वतःच्या शक्तीवर होणाऱ्या जमिनीवरील हालचाली, आरोहण, उड्डाणातील विविध डावपेचात्मक हालचाली मार्गनिर्देशन व अवतरण या सर्व उड्डाणविषयक गोष्टींमध्ये विद्यार्थ्यांनी प्रावीण्य मिळविणे आवश्यक असते. त्याच्या एकट्याच्या उड्डाण कालावधीतील सुमारे निम्मे तास क्षेत्रवार उड्डाणात पूर्ण करणे आवश्यक असून त्यात त्याच्या मूळ विमानतळाखेरीज अन्य विमानतळावरील अवतरणाचा समावेश असावयास पाहिजे. प्रत्येक क्षेत्रपार उड्डाणापूर्वी विद्यार्थी हवामान तपासतात व आपल्या विमानाचा उड्डाण मार्ग एका विशेष प्रकारच्या नकाशावर (वैमानिकीय तक्त्यावर) नमूद करतात. आरोहणापूर्वी ते विमानाची काळजीपूर्वक तपासणी करतात.
उड्डाण चालू असताना विद्यार्थ्यांना विमानातील उपकरणे वापरून तसेच जमिनीवरील प्रदेशाचे निरीक्षण करून उड्डान करता आले पाहिजे. अवतरणानंतर विद्यार्थी उड्डाण कालावधीची उड्डाण–नोंदवहीत नोंद करतो.
बहुतेक सर्व देशांत वैमानिक परवान्यासाठी अर्ज करणाऱ्यांनी (हवाई दलातील वैमानिक म्हणून प्रशिक्षण घेतलेल्यांखेरीज) त्यांच्या राष्ट्रीय नियामक संघटनेने मान्यता दिलेला प्रशिक्षणक्रम पार केलेला असला पाहिजे. ही संघटना फक्त योग्य अर्हता असलेल्या उमेदवारांनाच वैमानिक परवाना देते.
अनेक देशांत नागरी वैमानिकांना व काही प्रमाणात लष्करी वैमानिकांना प्रशिक्षण देण्याचे काम नागरी व्यक्ती किंवा उड्डाण संस्था (क्लब) करतात. काही देशांतील उड्डाण संस्था सरकारी आर्थिक मदतीने चालविण्यात येतात. ब्रिटन, फ्रान्स व कॅनडा तसेच दक्षिण व मध्य अमेरिकेतील काही देशांत बहुतांश नागरी उड्डाण प्रशिक्षणासाठी सक्रिय उड्डाण संस्था आहेत. प्रशिक्षण जरी अशा संस्थांतून झाले, तरी सव परीक्षाख् कौशल्य चाचण्या व पात्रता प्रमाणपत्रे सरकारीच असतात. भारतात अशा खाजगी उड्डाण संस्था मुंबई, चेन्नई (मद्रास), दिल्ली व कलकत्ता या मोठ्या शहरांत असून त्यांच्या शाखा बडोदे, अहमदाबाद, नागपूर, बंगलोर, त्रिवेंद्रम, हैदराबाद, लखनौ, कानपूर वगैरे ठिकाणी आहेत. या संस्थांतून व्यावसायिक प्रमाणपत्रापर्यंतचे प्रशिक्षण देण्यात येते. अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थांनांत फेडरल एव्हिएशन ॲडमिनिस्ट्रेशन (FAA) हे उड्डाण प्रशिक्षण व वैमानिकीय तांत्रिक संस्थांना मान्यता व प्रमाणपत्र देते. हे प्रशासन वैमानिक वा तांत्रिक संस्थांना मान्यता व प्रमाणपत्र देते. हे प्रशासन वैमानिक वा तांत्रिक प्रमाणपत्रे मिळविण्याची इच्छा असलेल्या उमेदवारांची लेखी, तोंडी व प्रात्यक्षिक परीक्षा घेते.
इंटरनॅशनल सिव्हिल एव्हिएशन ऑर्गनायझेशन (ICAO) ही संघटना जगभरातील विमान उड्डाणाच्या प्रशिक्षणाच्या मानकीकरणाचे (प्रमाणीकरणाचे) प्रवर्तन करण्यासाठी १९४४ मध्ये स्थापन करण्यात आली. ही संघटना वैमानिकांची आंतरराष्ट्रीय संसद असून तिची सु. १०० राष्ट्रे सदस्य आहेत. तिचे विनिमय वैमानिकांच्या प्रमाणपत्रासाठी मानकांची शिफारस करतात. या वैमानिकांत विद्यार्थी वैमानिक, खाजगी वैमानिक, व्यावसायिक वैमानि व व्यापारी वाहतुकी विमानांचे वैमानिक यांचा समावेश होतो. या संघटनेची सदस्य राष्ट्रे बहुशः ही मानके त्यांच्या नागरी वैमानिकीय वर्गवारीसाठी स्वीकृत करतात.
उड्डाण सादृशित्र : प्रशिक्षणात ही एक अतिशय महत्त्वाची प्रयुक्ती ठरलेली आहे. सर्वांत व्यापक प्रमाणात उपकरणयोजित असलेली व उड्डाण सुरक्षिततेत सर्वाधिक अंशदान केलेल्या वैमानिकीय प्रयुक्तीपैकी ही एक प्रयुक्ती असून ती प्रत्यक्ष मात्र कधीच आपली जमिनीवरील जागा सोडून वर जात नाही. प्रथमतः मनोरंजन उद्यानातील एक प्रयुक्ती महणून तिचा उपयोग करण्यात आला. दुसऱ्या महायुद्ध काळात हजारो लष्करी वैमानिकांना उड्डाण सादृशित्राने हवाई मार्गनिर्देशनाचे व उपकरणांच्या साहाय्याने करावयाच्या उड्डाण क्रियेचे सारभूत प्रशिक्षण दिले गेले. तेव्हापासून ही प्रयुक्ती (अर्थात अतिशय मोठ्या प्रमाणात काळजीपूर्वक सुधारणा केलेल्या रूपात) व्यापारी वाहतुकीच्या व लष्करी वैमानिकांची सक्षमता सर्व नेहमीच्या व आकस्मिक उदभवणाऱ्या परिस्थितींत सातत्याने तपासून पाहण्यासाठी व त्यांच्या श्रेणीत वाढ करण्यासाठी वापरण्यात येऊ लागली. त्याचप्रमाणे वैमानिकीय अभियंत्यांना त्यांच्या विमानाचे उड्डाणातील पूर्वकल्पित वर्तन पडताळून पाहण्यासाठी उपयुक्त साधन म्हणून या प्रयुक्तीचा उपयोग होऊ लागला.
महत्त्वाच्या व्यापारी वा लष्करी उपयोगांसाठी वापरात यावयाच्या नवीन विमानाच्या विनिर्देशांच्या (कार्य, रचना, सामग्री व गुणवत्ता यांसंबंधीची परिमाणे व इतर राशी यांच्या तपशीलवार वर्णनाच्या) बरोबरच सामान्यतः त्या विमानाच्या एका अगर अधिक संपूर्ण वैमानिक-कक्षाच्या सादृशित्रांसाठीही मागणी नोंदविण्यात येते. यांत विमानात प्रत्यक्ष आढळणाऱ्या सर्व व्यवस्था, उपकरण योजना व नियंत्रक यांचे संपर्णू तपशीलवार प्रतिरूपण केलेले असते. प्रत्यक्ष उड्डाणातील सर्व परिस्थितीत उपकरणे नियंत्रण हालचालींना जसा प्रतिसाद देतील तसाच प्रतिसाद संगणक व इलेक्ट्रॉनीय मंडले यांच्याद्वारे ती देतात. कोणतीही इच्छित उड्डाण योजना आखता येते आणि ती तपशीलवार म्हणजे एंजिन सुरू करण्यापासून आरोहण, पूर्वनिर्धारित उड्डाण आकृतिबंध आणि आगम क्रियेद्वारे अवतरण ते एंजिन बंद करणे येथपर्यंत अनुसरता येते. अशा ‘उड्डणा’त रेडिओ व दृक् मार्गनिर्देशन प्रक्रिया अनुसरता येतात आणि ‘जमिनी’शी ध्वनि-संदेशवहनही ठेवता येते. यांखेरीज कित्येक सादृशित्र मांडण्यात प्रत्यक्ष उड्डाणाची संवेदना योग्य ध्वनी परिणाम व शारीरिक हालचाली यांमुळे अनुभवता येऊ शकते. उदा., एंजिन-नियामकाच्या स्थितीनुसार होणारा एंजिनाचा आवाज किंवा विविध प्रकारच्या संक्षोभांत अनुभवास येणारे हादरे व कंपने. वैमानिक-कक्षाच्या खिडक्यांतून पडद्यावरील चित्रपट प्रक्षेपणाचे निरीक्षण करून दृक् अतवरणही करता येते.
सादृशित्र प्रशिक्षणाच्या महत्त्वाच्या वैशिष्ट्यांमध्ये विमानाला वा उड्डाण कर्मचारी वर्गाला कोणताही धोका न पोहोचता उड्डाणामध्ये उद्भवू शकणाऱ्या कोणत्याही प्रकारच्या आकस्मिक प्रसंगांची उभारणी करण्याची व त्यांतून सुटका करण्याची क्षमता आणि अंदाज करता येणे शक्य असलेल्या सर्व परिस्थितींत समन्वित क्रिया करण्यासाठी वैमानिक-कक्षातील कर्मचारी वर्गाचे गट-प्रशिक्षण यांचा समावेश होतो. [⟶सदृशीकरण].
पहा : मार्गनिर्देशन वातयान वायुयामिकी विमान परीक्षण विमानांचा अभिकल्प व रचना विमानाचे एंजिन विमानातील उपकरणे वैमानिकी हवाई वाहतूक.
संदर्भ : 1. Allward, M. F. Marvel of Jet Aircraft, London, 1973.
2. Mondey, D.The Complete Illustrated Encyclopedia of the World’s Aircraft, London, 1979.
3. Reithmaier, L. Standard Aircract Handbook, 1980.
4. Shevell, R. S. Fundamentals of Flight, Englewood Cliffs, N.J. 1983
5. Taylor, J. W. R. Ed., Jane’s All the World Aircraft, New York, revised periodically.
आसुंदी, के. आर. भदे, व.ग.
“