वैमानिकी : हवेतील उड्डाणक्रियेविषयीचे विज्ञान व कला. या संज्ञेमध्ये हवेतील उड्डाणाशी निगडित असलेल्या सर्व बाबींचा अंतर्भाव करतात. यामध्ये विमान व अवकाशयान यांचा अभिकल्प (आराखडा) तयार करणे, त्यांचे उत्पादन करणे, त्यांचा वापर व देखभाल करणे या गोष्टींबरोबरच हवाई वाहतूक कंपनी चालविण्यासाठी आवश्यक असलेले आर्थिक व्यवहार पाहणे आणि कंपनीचे दैनंदिन कार्य नियमितपणे व सुरळीतपणे चालविण्यासाठी करावी लागणारी रसदशास्त्रीय कार्ये म्हणजे पुरवठा, साठवण इ. संघटित करणे या गोष्टीही येतात.
व्याप्ती : वैमानिकीचा व्याप विस्तृत असल्याने तिच्यात भिन्नभिन्न ज्ञानशाखांतील मंडळीची गरज असते. गणित, भौतिकी, रसायनशास्त्र व सामग्रीविज्ञान यांसारख्या अभियंत्यांचीही वैमानिकीत गरज असते. अभियंत्यांमध्ये मुख्यत: वैमानिकीय अभियंते असतात. व्यावसायिक प्रशासन व व्यवस्थापन, अर्थशास्त्र आणि संगणक तंत्रविद्या या क्षेत्रांतील तज्ञांची मदतही या क्षेत्रात घेतली जाते. शिवाय वैमानिकीच्या क्षेत्रात वैज्ञानिक पार्श्वभोमी असलेल्या अथवा नसलेल्या वैमानिकांचे परंपरागत रीतीने होणारे प्रशिक्षणही या शाखेत अभिप्रेत असते.
वायुगतिकी गट : वाहनाभोवतीचा हवेचा प्रवाह समजून घेण्याचा प्रयत्न हा गट करतो आणि पुढे निर्माण होणाऱ्या हवेच्या भारांविषयी अंदाज बांधणाऱ्या पद्धती शोधून काढतो. पुष्कळदा ⇨वातविवर परीक्षणे करण्याची जबाबदारी या गटाकडे असते, तसेच अभिकल्प गटासाठी वाहनाच्या कार्यमानाविषयीचे पूर्वकथन करण्याचे कामही हा गट करतो. [→ वायुयामिकी].
संरचना गट : संरचनात्मक विश्लेषण करणारे तज्ञ उड्डाणवाहनाचे बल गणित करून काढतात आणि वाहनाच्या अपेक्षित असलेल्या उपयोगाच्या दृष्टीने गणन करून काढलेले वाहनाचे हे बल योग्य आहे की नाही, ते ठरवितात. अभिकल्पाशी निगडित भार निश्चित करणे ही निम्मी समस्या असते. याबाबतीत या गटातील काही लोक वायुगतिकी गटाबरोबर सहकार्य करून संचलनातील उड्डाण भार, तसेच उड्डाण प्रत्यास्थ, स्वयंउत्तेजित कंपन इ. गोष्टी निश्चित करतात. ज्याप्रमाणे वायुगतिकी गट वातविवर परीक्षण करतो, त्याप्रमाणे कधीकधी संरचना गट वाहनाच्या घटक भागांचे स्थिर संरचनात्मक परीक्षण करतो.
वजन गट : वाहनाच्या कार्यमानाच्या आकडेमोडीसाठी हा गट अभिकल्प व वायुगतिकी या गटांना वाहनाच्या वजनविषयीची प्रारंभिक स्वरूपाची आकडेवाडी पुरवितो व अभिकल्पाच्या संरचनात्मक विश्लेषणानंतर अंदाज केलेल्या वजनाच्या मर्यादांमध्ये संरचनेची बांधणी करणे शक्य असल्याची पडताळणी वजन गट करतो. नवीन वाहनाच्या रचनेचे काम सुरू झाल्यावर जशी रचना होत राहते तशी वाहनाच्या वजनाची नोंद या गटाने ठेवणे आवश्यक असते. त्यामुळे वाहन काढलेल्या वजनाच्या मर्यादांमध्ये राखण्याच्या दृष्टीने उपाययोजना करणे शक्य होते.
प्रचालन गट : वाहनाच्या प्रचालन प्रणालींचे अधिष्ठापन, कार्यमान व अभिकल्प यांच्याशी या गटाचा संबंध येतो. या प्रणालीत दट्ट्यांची एंजिने, तसेच टर्बोप्रॉप, टर्बोजेट व रॉकेट एंजिने येतात [→ विमानाचे एंजिन]. काही वैमानिकीय संघटना प्रत्यक्ष प्रचालन प्रणालींचा विकास करण्याचे एकमेव काम करतात. निवडलेल्या एंजिनाविषयीची योग्य ती माहिती हा गट अभिकल्प वा वायुगतिकी या गटांना पुरवितो. त्यामुळे कार्यमानाविषयीची अंदाजी आकडेमोड करणे शक्य होते आणि नंतर नवीन वाहनात एंजिनाच्या अधिष्ठापनावर देखरेख ठेवणे प्रचालन गटाला शक्य होते. [→ विमानाचे एंजिन].
मार्गदर्शन गट : क्षेपणास्त्रांच्या मार्गदर्शक प्रणालींचा अभिकल्प तयार करणे व त्यांचे विश्लेषण करणे तसेच विमानाच्या उड्डाण-नियंत्रकाचे अधिष्ठापन करणे ही या गटाची कामे आहेत. काही वेळा या गटातील काही तज्ञ वायुगतिकी विभागात असतात. कारण वातावरणांतर्गत उडणाऱ्या वाहनाचे भूलभूत स्थैर्य व नियंत्रण सुस्थापित होणाऱ्या दृष्टीने वायुगतिकीय आविष्कार महत्त्वाचे असतात.
गतिकी गट : किमान वजनासाठी अभिकल्पित केलेल्या कोणत्याही वाहनात संरचनेच्या स्थितिस्थापकतेची वाहनावर भार पडणाऱ्या माध्यमाबरोबर विविध प्रकारे प्रतिक्रिया होते. यामुळे स्थिर भारांच्या विश्लेषणात ज्यांविषयी भाकीत केले गेले नाही, असे कंपनात्मक आविष्कार निर्माण होऊ शकतात. उदा., विमान चौकटीचे कंपन, अवतरण यंत्रणेची जोराची अथिर हालचाल, हेलिकॉप्टरचे भूमि-अनुस्पंदन, उत्स्फोट भार, एंजिन उल्लोलन (टर्बोजेट एंजिनाच्या संपीडकामधील प्रवाहाचे अस्थैर्य) व वातावरणातील खळबळीचे उदभवणारी आघात किंवा अनियमित कंपने या प्रश्नांची निगडित असलेला गतिकी गट कधीकधी संरचना विभागाचा भाग असतो. परंतु बऱ्याचदा हा गट स्वतंत्र असतो. कारण गतिकीय परिस्थितीची सैद्धांतिक आधारावर चिकित्सा करण्यासाठी गणितातील विशेषीकृत ज्ञान आवश्यक असते.
कार्यकारी गट : वाहन चालविण्याची सर्वात योग्य तर्हाग ठरविण्याची जबाबदारी या गटावर असते, तसेच विशिष्ट कामांसाठीच्या प्रस्ताविक वाहनांच्या सुयोग्यतेबद्दल अभिकल्प गटाला सल्ला पुरविण्याची जबाबदारीही या गटावर असते. व्यापारी वाहतुकीच्या एखाद्या प्रस्तावित विमानाची सुयोग्यता ठरविण्यासाठी हा गट एक काल्पनिक हवाई वाहतूक कंपनी चालवितो.
विक्री व सेवा गट : कार्यकारी व अभिकल्प गटांच्या कामांशी या गटाचा निकटचा संबंध असतो. कंपनीच्या प्रत्यक्ष व संभाव्य ग्राहकांशी विक्री व सेवा गट संपर्क राखतो व आपला माल अधिक श्रेष्ठ दर्जाचा असल्याची ग्राहकाची खात्री पटवून देण्याच्या दृष्टीने अपेक्षित प्रयत्न करतो. तसेच ग्राहकाच्या उत्पादनांचा सर्वात चांगल्या रीतीने उपयोग करण्यासाठी मदत व्हावी म्हणून सेवा अभियंते थेट ग्राहकांबरोबर काम करतात.
संशोधन गट : काही संघटनांमध्ये संघटनेने ज्या प्रश्नांत तातडीने लक्ष घालणे गरजेचे असते अशाच प्रश्नांविषयी काम करायला या गटाला परवानगी असते. त्यामुळे संशोधक हे साधे अभियंते असून ते एका विशिष्ट प्रकल्पाशी निगडित नसतात इतर संघटनांमध्ये संशोधन ही आपली एक सेवा आहे या दृष्टीने संशोधनाकडॆ पाहिले जाते. एकाच वेळी उत्पादनविषयक प्रकल्पांत सर्व अभियंत्यांना गुंतविणे शक्य नसल्याने जे अभियंते रिकामे असतात त्यांचा वापर करून घेण्यासाठी संघटना संशोधनाचे पुरस्कृत कार्यक्रम चतुरपणे मिळविते.
संगणनीय सेवा गट : वैमानिकीच्या प्रत्येक बाबीसाठी संगणकाचा उपयोग करून घेण्याचे काम हा गट करतो. यात वाहनाचा संगणक-साहाय्यित अभिकल्प व उत्पादन म्हणजे सीएडी/सीएएम (कॉम्प्युटर-एडेड डिझाइन व कॉम्प्युटर-एडेड मॅन्युफॅक्चरिंग) यांपासून संगणकीय द्रायुगतिकीपर्यंतच्या सर्व बाबी येतात. तसेच अतिशय जलदपणे माहिती मिळविणे व झटपट विश्लेषण करणे, वाहनाचे नियंत्रण व मार्गदर्शन करणे, तिकिटांचे आरक्षण करणे इ. वैमानिकीशी व अवकाशिकीशी निगडित असलेल्या बहुतेक कामांसाठी संगणकाचा उपयोग करून घेतला जातो. अंकीय रूपात साठवून ठेवलेल्या अभियांत्रिकीय नील प्रती पडद्यावर दर्शविण्यासाठी व सुधारणा करण्यासाठी परत मागविता येतात किंवा उत्पादकासाठी अंकीय नियंत्रण असलेल्या यंत्रांमध्ये त्या सरळ पाठवितात म्हणजे भारतात अथवा पुरवठादाराच्या वापरासाठी त्यांचे आरेखनांमध्ये रूपांतर करता येते. गणितज्ञ व वायुगतिकीय तज्ञ त्रिमितीय प्रवाहांच्या आणि त्यांच्या वाहनांच्या योग्य घनाकारांशी होणाऱ्या प्रतिक्रियेच्या गणितीय प्रतिकृती तयार करतात. अशा संशोधनाच्या सततच्या गरजांचा अधिकाधिक मोठ्या संगणकांच्या निर्मितीवर सतत प्रभाव पडत राहणारा आहे.
वैमानिकीची सुरुवात यांत्रिक अभियांत्रिकीच्या प्रारंभीच्या काळात झालेली दिसते. म्हणजे सैद्धांतिक भौतिकीच्या ⇨वायुगतिकी या शाखेच्या प्रारंभीच्या काळापर्यंत वैमानिकीचा मागोवा घेता येईल.उड्डाणवाहनाच्या सर्वात आधीच्या आकृत्या ⇨लिओनार्दो दा व्हींची (१४५२–१५१९) यांनी काढल्या होत्या. तसेच त्यांनी या वाहनाला आधारभूत ठरणाऱ्या पुढील दोन कल्पना सुचविल्या होत्या : ऑर्निथॉप्टर (पक्षिपंख उड्डाण यंत्र) हे उड्डाणवाहन हवेपेक्षा जड असून याचे हवेतील उड्डाण व मार्गक्रमण मुख्यत: पक्षाच्या पंखांच्या फडफडणाच्या हालचालीसारख्या हालचालीद्वारे होते. ⇨हेलिकॉप्टरचे पूर्वरूप असलेले हवाई मळसूत्र ही त्यांची दुसरी कल्पना होती. पहिले समानव उड्डाण १७८३ साली साध्य झाले. झोझेफ-मीशेल (१७४०–८१०) आणि झाक-एत्येन (१७४५-९९) या माँगॉलफ्ये बंधूंनी एक व्यवहारोपयोगी बलून (वातयान) तयार केले व ते गरम हवेने फुगविले. अँनॉने येथे ४ जून १७८३ रोजी हे बलून उडविण्यात आले व दहा मिनिटे हे उड्डाण चालले. त्यांनी बनविलेल्या बलूनमधून २१ नोव्हेंबर १७८३ रोजी माणसाने प्रथमच हवेत उड्डाण केले. बलूनच्या पुढील दिशेतील गतीसाठी जेंव्हा प्रचालन प्रणालीचा विचार पुढे आला, तेव्हा बलून उड्डाणामध्ये वायुगतिकीचा संबंध आला. अशा तर्हेशची कल्पना प्रथम सुचविणारे बेंजामीन फ्रँकलिन हे एक शास्त्रज्ञ होत. या कल्पनेतून हवेपेक्षा वजनाला हलकी वाहने पुढे आली (नियंत्रित उड्डाणासाठी यात प्रचालनाची व दिशादर्शनाची-सुकाणूची-साधने असतात). शक्तिचालित बलूनचा शोध १८५२ साली आंरी झीफार यांनी लावला. हवेपेक्षा वजनाला हलक्या अशा उड्डाणवाहनांचा शोध स्वतंत्रपणे लागला म्हणजे विमानाच्या विकासाशी त्याचा संबंध नव्हता. १७९९ साली विमानाच्या विकासातील महत्त्वपूर्ण टप्पा गाठला गेला. त्या वर्षी सर जॉर्ज केली यांनी एका विमानाचा आराखडा तयार केला. त्यात उत्थापनासाठी स्थिर पंख (स्थैर्य व नियंत्रण यांसाठी क्षैतिज व ऊर्ध्व स्थिरकारी पृष्ठभाग असणारी पृष्ठभाग असणारी पृच्छजोडणी किंवा विमानपश्च) व स्वतंत्र प्रचालन प्रणाली या बाबी होत्या. तेंव्हा विमानाच्या एंजिनाचा विकास जवळजवळ झालेला नसल्याने केली यांनी आपले लक्ष ग्लायडर तयार केले. ग्लायडरांच्या उड्डाणांमधून वायुगतिकी व विमानाचा अभिकल्प यांविषयीची आधारभूत माहिती उपलब्ध झाली ⇨ओटो लीलिएंटाल यांनी १८९१ साली ग्लायडर उड्डाणांची माहिती गोळा करण्यास सुरूवात केली व पाच वर्षांनी त्यांनी २,००० ग्लायडर उड्डाणांची नोंद केली. अमेरिकी अभियंते ऑक्तेव्ह शानूत यांनी लीलिएंटाल यांचे कार्य पुढे चालू ठेवले. मानवासहित विमान सर्व प्रथम उडविणारे ऑर्व्हिल व विल्बर हे राइट बंधू शानूत यांचे मित्र होते.
हवाई वाहतुकीसाठी लागणारी वजनाला अधिक हलकी व इंधन अधिक कार्यक्षम रीतीने वापरणारी विमाने विकसित करण्यात येत आहेत. दोन ठिकाणां दरम्यान पासधारी लोकांची हवाई वाहतूक करण्यासाठी वजनाला हलक्या अशा विमानांत टरबाइन एंजिने वापरून पाहण्यात येत आहेत. प्रचालन-पंखा (प्रॉप-फॅन) संकल्पनेसारखी अधिक कार्यक्षम प्रचालन प्रणालीही वापरून पाहण्यात येत आहे. कृत्रिम उपग्रहांचे संदेशवहन संकेत वापरून विमानातील सूक्ष्मसंगणकांमुळे वाहनासाठी अधिक अचूक मार्गनिर्देशन व टक्कर टाळणाऱ्या प्रणाली उपलब्ध होऊ शकतात.⇨सेवायंत्रणांसह अंकीय इलेक्ट्रॉनिकी वापरल्यास नियंत्रण प्रणालीचे कार्यप्रवण स्थैर्य वाढून वाहनाची कार्यक्षमता वाढू शकते. नवनवीन संमिश्र द्रव्यांमुळे विमानाचे वजन कमी होत आहे तसेच कमी खर्चाचे, एका माणसाचे, परवान्याची गरज नसणारे अतिशय हलके विमान तयार करणे शक्य होईल. शिवाय पर्यायी इंधनांसाठीही समन्वेषण चालू आहे (उदा., एथिल व मिथिल अल्कोहॉले, शेलनिरक्षेप व दगडी कोळसा यांच्यापासून संश्लेषित इंधन व हायड्रोजन वायू मिळविणे). उभ्या दिशेत अथवा कमी अंतरात आरोहण व अवतरण करण्याच्या दृष्टीने अभिकल्पित केलेली (VTOLव्हर्टिकल टेक-ऑफ अँड लँडिंग आणि STOL शॉर्ट टेक-ऑफ अँड लँडिंग अशी) विमाने नेहमीच्या धावपट्टीच्या एकदशांश एवढ्या कमी लांबीच्या धावपट्टीवर उतरू शकतात व तेथून उडू शकतात अशा विमानांचा विकास चालू आहे. बेल एक्सव्ही-१५ विचलन-घूर्णक या संकरित वाहनात हेलिकॉप्टरची उभ्या दिशेत आरोहण करण्याची व घिरट्या घालीत तरंगण्याची क्षमता आणि विमानाची गती व कार्यक्षमता यांचा संयुक्तपणे उपयोग करून घेण्यात आला आहे. उभ्या दिशेत आरोहण व अवतरण करणाऱ्या विमानातील जलदपणे फिरणाऱ्या पात्यांची जोडणी म्हणजे विचलन-घूर्णक होय. या जोडणीचे परिभ्रमी प्रतल हे क्षितिजसमांतर ते उदग्र असे एकसारखे बदलू शकते. यामुळे ही जोडणी हेलिकॉप्टरची पाती अथवा प्रचालकाची पाती म्हणून कार्य करू शकते. पर्यावरणाच्या संदर्भातील बंधने व वाहन चालविण्याचा मोठा खर्च यांमुळे स्वप्नातीत (ध्वनीच्या गतीहून अधिक गतीच्या) नागरी विमान वाहतुकीला मर्यादितच यश लाभले. काँकॉर्ड ही स्वनातीत नागरी विमानसेवा बंद करण्यात आली परंतु प्रवासाला लागणारा कमी वेळ हे स्वनातीत विमानांच्या चाचण्या चालू राहण्याचे समर्थनीय कारण आहे.
वाढत्या कार्यक्षम उड्डाणाच्या गरजेमधून निरीक्षण केलेल्या आविष्कारांसाठी सैद्धांतिक पाया शोधावा लागला. सैद्धांतिक द्रायुयामिकीचे निष्कर्ष व श्यान (दाट) द्रायु-प्रवाहाची प्रायोगिक निरीक्षणे यांच्या संयोगातून वायुयामिकीचा विकास झाला. विमानाचे कार्यमान व उड्डाणाची वैशिष्ट्ये यांच्याविषयी भाकित करण्याच्या पद्धती पुढे आल्या. प्रत्यास्थतेच्या अभ्यासातून अँल्युमिनियमाचा ताठ, पातळ पत्रा विमानाच्या कायेसाठी वापरण्यात येऊ लागला. या सुधारणांमुळे विमान वाहतूक स्वस्त झाली लष्करी विमानांसाठी चालविण्याची सुकरता व शास्त्रस्त्रांची निवड याबाबतीत मोठी लवचिकता आली प्रवाशांची सुरक्षितता व सुखसोयी यांविषयीच्या प्रश्नांवर लक्ष केंद्रित झाले आणि अधिक सुविकसित व सुखसोयी यांविषयीच्या प्रश्नांवर लक्ष केंद्रित झाले आणि अधिक सुविकसित इलेक्ट्रॉनीकिय गरज निर्माण झाली. यातून वायुयामिकी, संरचना, एंजिन, उपकरणे, उड्डाणक्रिया, विमान चौकटनिर्मिती, संरचना परीक्षण, उड्डाण परीक्षण तसेच विक्री व सेवा या क्षेत्रांमध्ये अभियंत्यांचे विशेषीकरण झाले.
२. Biddle, W. Barons of the Sky : From Early Flights to Strtegic Warfare, १९९१.
४. Mcchines, B. W. Aerodynamics, Aeronautics and Flight Machines, १९७९.
५. Shevell, R. S. Fundamentals of Flight, London, १९८३.
“