Słowa „lotnictwo” i „aeronautyka” do lat dwudziestych. XX wiek były synonimami. Wszystko zmieniło się na początku ubiegłego wieku. Aeronautykę zaczęto nazywać ruchem za pomocą urządzeń lżejszych od powietrza, a lotnictwo - latanie samolotami. To znaczy statki, które są cięższe od powietrza. W artykule rozważymy szczegółowo historię aeronautyki, fizykę procesu.
Dlaczego balon startuje
Przypomnij sobie, w jakich warunkach unosi się ciało zanurzone w cieczy. Jeśli jego gęstość jest mniejsza niż gęstość cieczy. To samo dotyczy gazu, w szczególności powietrza. Balon (aerostat) wystartuje, jeśli w jego skorupie znajdzie się lżejszy (w porównaniu z powietrzem) gaz. Balon również "unosi się" w górę, choć utrudnia go siła grawitacji działająca na powłokę.
Wymieńmy siły działające na piłkę. Po pierwsze, jest to grawitacja powłoki. Drugi to grawitacja gazu. Gaz wewnątrz kuli również ma masę, co oznacza, że działa na niego również grawitacja. Załóżmy, że te dwie siły razem nie są ww stanie pokonać siłę Archimedesa, która działa na gaz z powietrza. Jeśli tak, balon może wystartować i podnieść ładunek.
Podnośnik
Rozważmy kluczowe przepisy fizyki aeronautyki. Jeśli przywiążemy balon do ziemi, podniesie się, ciągnąc linę z siłą zwaną windą. Aby to obliczyć, musisz od siły Archimedesa odjąć ciężar gazu wraz z powłoką. Waga to suma grawitacji powłoki i grawitacji gazu. Siła Archimedesa jest równa iloczynowi gęstości powietrza, przyspieszenia swobodnego spadania i objętości kuli.
Siła podnoszenia jest tym większa, im lżejsza skorupa. Im większa, tym większa objętość kuli i większa różnica między gęstością powietrza a gęstością gazu. Tak więc, jeśli chcesz uzyskać maksymalne uniesienie, balon musi być wypełniony najlżejszym gazem. To jest wodór. Jest jednak jeden problem: jest bardzo łatwopalny, zwłaszcza po zmieszaniu z tlenem. Dlatego balony są najczęściej napompowane helem.
Balon
Balon to aparat wypełniony lekkim gazem. Na zdjęciu balon na ogrzane powietrze używany do badania pogody. To jest tak zwana sonda balonowa. Jest wypełniony helem, od spodu zawieszony jest nadajnik radiowy, przekazujący informacje o temperaturze, ciśnieniu, wilgotności powietrza na różnych wysokościach. Balony są używane w meteorologii.
Możliwe jest stworzenie statków powietrznych, które są zarówno stosunkowo bezpieczne, jak i bardzo tanie, nie wymagające ani wodoru, ani helu. Zamiast tych gazów powłoka jest wypełniona zwykłym powietrzem, ale gorętszym. Taki balon wynaleźli Francuzi, bracia Montgolfier. To wydarzenie było świetne! Rysunek przedstawia pierwszy balon na ogrzane powietrze. Od dołu rozpalono ogień, gorące powietrze wypełniło muszlę, a kula poszybowała w górę. Na pewnej wysokości przestał się podnosić. Aby kontynuować wynurzanie, z aparatu zrzucono balast. Jeśli trzeba było zejść, obniżali ogień.
Stratostat
Na bardzo dużych wysokościach gęstość powietrza spada. W konsekwencji zmniejsza się również siła podnoszenia. Jak można go zwiększyć? Konieczne jest zwiększenie objętości, więc te pojazdy lotnicze, które wznoszą się bardzo wysoko w stratosferę, są ogromne. Takie statki nazywane są stratostatami.
Ostatnio pewien ekstremalny sportowiec ustanowił rekord: wspiął się na balonie stratosferycznym na wysokość 39 km i podczas swobodnego spadania przekroczył prędkość dźwięku. To jest Felix Baumgartner. Na zdjęciu wykorzystany przez niego stratostat. Jej wymiary to około 100 m, co jest proporcjonalne do wysokości Statuy Wolności. Samolot jest wypełniony helem o pojemności 85 tys.
Sterowiec
Rozważ fizykę aeronautyki. Balon i balon w stratosferze poruszają się tam, gdzie wieje wiatr. Doświadczeni aeronauci wiedzą, że wiatr jest inny na różnych wysokościach. Dostosowują więc wysokość balonu, aby wiatr wiał tam, gdzie chcą. Jeśli chcesz przepłynąć z punktu A do punktu Bniezależnie od wiatru, do aparatu należy przystosować specjalne śmigło, jak w samolocie, które ułatwi poruszanie się we właściwym kierunku. Takie urządzenie nazywa się sterowcem. Z reguły są to bardzo duże systemy. Urządzenie wypełnione jest helem, poniżej podwieszona jest gondola, a pod jego dnem znajduje się śmigło. Linki zwisające z dna sterowca służą do mocowania go do podłoża.
Jeden z najsłynniejszych sterowców na świecie został zbudowany przez Niemców na początku lat 30-tych. XX wiek nazywano go „Gendenburg”. Losy tego aparatu są nieco podobne do losów Titanica. Była niezwykle wygodnym statkiem. Jego długość wynosiła około ćwierć kilometra. Na pokładzie umieszczono około 100 osób. Sterowiec był napędzany 4 silnikami.
6 maja 1937 statek uległ wypadkowi. Musiał być wypełniony wyłącznie helem, a w tamtym czasie hel był dostępny tylko w Stanach Zjednoczonych. Ponieważ był to czas rządów Hitlera, Amerykanie kategorycznie odmówili sprzedaży gazu nazistom. Sterowiec był wypełniony wodorem. Podjęto nadzwyczajne środki ostrożności, aby uniknąć pożaru. Podczas lądowania pogoda była przed burzą, aw powietrzu było silne pole elektryczne. Sterowiec wykonał lot z Niemiec (Frankfurt) do Nowego Jorku przez Ocean Atlantycki. Kiedy został zasadzony, pojawiła się iskra, z powodu wycieku wodoru, sterowiec zapalił się. Spośród 97 pasażerów 35 zginęło, a kolejna osoba zginęła na ziemi.
Pierwsze kroki aeronautyki w naszym kraju: trochę historii
Informacje o aeronautyce w Rosjinauczył się w czasach Katarzyny II. Jej wysłannik we Francji ogłosił wynalazek braci Montgolfier.
Wrażenie zostało powtórzone przez rosyjskie gazety, a później opublikowano książkę wyjaśniającą zasadę działania balonu. Czytał ją Euler, członek Akademii Nauk w Petersburgu. Studiował fizykę aeronautyki i zaprojektował pierwszy balon. Po jedynym locie tego urządzenia Katarzyna II swoim dekretem zakazała aeronautyki ze względu na ryzyko pożaru. Za naruszenie dekretu nałożono grzywnę w wysokości 20 rubli.
Za czasów Katarzyny II nikt nie naruszył dekretu, ale kiedy Aleksander I rządził krajem, balon ponownie poleciał. Stało się to w Moskwie, balon był kontrolowany przez człowieka o imieniu Terzi. Promował baloniarstwo jak cyrk i zarobił na tym dużo pieniędzy.
W 1803 roku słynny aeronauta Garnerin i jego żona zostali zaproszeni do Rosji. Zademonstrowali możliwości balonu zdumionej publiczności, wśród której był cesarz Aleksander I.
Zastosowanie aparatury w nauce i wojskowości
Garnerin wykonał więcej niż jeden lot pokazowy, zanim naukowcy zainteresowali się aeronautyką. Akademia Nauk wysłała jednego ze swoich członków, Zacharowa, w lot, aby prowadził obserwacje atmosferyczne. Akademik zabrał ze sobą na pokład wiele przyrządów pomiarowych i odczynników. Ze względu na to, że balon nie był zbyt duży, aby uzyskać wysokość, konieczne było zrzucenie nie tylko balastu, ale także wielu urządzeń, żywności inawet frak.
W 1812 roku na dworze cesarza byli pewni, że Napoleon mimo wszystko pójdzie na wojnę z Rosją. Zdecydowaliśmy się wykorzystać samolot do celów wojskowych. Rozpoczęto prace nad budową sterowca. 150 stolarzy i kowali wykonało gondolę, a szwaczki pracowały nad muszlą. Sterowiec posiadał ster do zmiany wysokości lotu, a także wiosła do manewrowania. Gondola miała właz do zrzucania min lądowych na wroga. Niestety samolot nigdy nie wszedł do akcji.
