Воздухоплавание

ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ 

На все тела в воздухе действует выталкивающая ( архимедова) сила. Чтобы найти архимедову силу, действующую на тело в воздухе, надо рассчитать ее по формуле, умножив  ускорение свободного падения на плотность воздуха и на объем  тела.  
 

Fа = g pVт  

Если эта сила окажется больше силы тяжести, действующей  на тело, то тело взлетит. На этом основано воздухоплавание. 

Чтобы воздушный  шар поднимался выше, его надо наполнить  газом, плотность которого меньше, чем  у воздуха. Это может быть водород, гелий или нагретый воздух.  

Для того чтобы  определить, какой груз может поднять  воздушный шар, надо знать его  подъемную силу. Подъемная сила воздушного шара равна разности между архимедовой  силой и действующей на шар  силой тяжести. 

Fпод = Fа - (Fт  оболочки + Fт газа внутри + Fт груза)  

Чем меньше плотность  газа, заполняющего воздушный шар  данного объема, тем меньше действующая  на него сила тяжести и потому тем  больше возникающая подъемная сила. При нагревании воздуха от 0 до 100 градусов Цельсия его плотность уменьшается

только в 1,37 раз. Поэтому подъемная сила шаров, заполненных  теплым воздухом, оказывается небольшой. Плотность же водорода в 14 раз меньше плотности воздуха, и подъемная  сила шара, наполненного водородом  более чем в три раза превышает  подъемную силу нагретого воздуха того же объема. Водород, однако, горит и образует с воздухом легко воспламеняющуюся смесь. Негорючим и одновременно легким газом является гелий.  
 
 

Плотность воздуха  уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Поэтому по мере поднятия воздушного шара действующая на него архимедова сила становится меньше.  

После того, как  архимедова сила достигнет значения, равного силе тяжести, подъем воздушного шара прекратится. Чтобы подняться  еще выше, с шара сбрасывают балласт. При этом сила тяжести уменьшается, и выталкивающая сила опять оказывается вновь большей.  

Для того, чтобы  опуститься на землю, выталкивающую  силу надо уменьшить. Для этого можно  уменьшить объем шара. В верхей части оболочки шара имеется специальный  выпускной клапан, через который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз. 

  

Температуру теплого  воздуха внутри воздушного шара можно  регулировать с помощью обычно газовой  горелки, установленной под оболочкой. Увеличивая пламя горелки, можно заставить шар подниматься выше и наоборот. Если подобрать такую температуру, при которой сила тяжести, действующая на шар с корзиной окажется равной силе архимеда,

то шар " повиснет" в воздухе. 
 
 

ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ 
 
 
 

Есть  документальные свидетельства, что воздушный шар изобрел монах - иезуит Бартоломео Лоренцо Гусмао. В 1709 году  он сам поднялся в воздух на  воздушном шаре.  
 

В 1785 году при  полете воздушного шара на высоте 300 метров  был испытан  парашют. Создав свой первый парашют, француз Франсуа  Бланшар встал перед лицом серьезной проблемы: кому поручить испытание этого изобретения.   Бланшару   хотелось свести до минимума опасность для жизни испытателя парашюта. Поэтому первым испытателем стала собака. Полет закончился благополучно, собака осталась жива.  
 

17 августа 1859 года из американского штата  Индиана стартовал воздушный  шар с необычным для того  времени грузом – почтой.  С  тех пор этот день считается  днем рождения авиапочты. Таким  образом письма впервые были  отправлены по воздуху.  
 

Известный французский писатель Жюль-Верн летал на воздушном шаре всего лишь 24 минуты, но это помогло ему описать полеты первых воздухоплавателей Бланшара, Гарнерена и создать увлекательнейшие художественные произведения.

В  написанной им статье "24 минуты на воздушном шаре" Жюль Верн рассказал о своих первых впечатлениях от полета:  "...Мы парили на высоте 800 метров по указанию анероида.  
 

  
 

Вид города был  поистине великолепен... Лонгвильская площадь напоминала муравейник с  копошащимися на нем красными и черными муравьями - так выглядели люди в военном и гражданском платье".  
 

С карты звездного  неба  в мае 1922 года  исчезли  более 20  созвездий:  «Регалии Фридриха», «Бранденбургский Скипетр», «Электрическая Машина», «Голова Медузы», «Типографская  Мастерская»... и в том числе   «Воздушный Шар». Эти созвездия были переименованы.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСТОРИЯ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ 
 
 
 

Воздушные шары, используемые с давних времен для  воздухоплавания, иначе называются аэростатами. В переводе с греческого слово "аэростат"означает "неподвижно стоящий в воздухе".

Неуправляемые аэростаты называются "монгольфьерами" или "шальерами"по именам их изобретателей.

Для исследования высотных слоев атмосферы используются стратостаты.

Кроме того существуют управляемые аэростаты - дирижабли. 

В Перу во время  археологической экспедиции ученые нашли рисунок на стене одной  из гробниц. На нем был изображен  аппарат в виде гигантской четырехгранной пирамиды, которая парила в воздухе, а  внизу к ней была привязана  корзина, в которой находились люди. Рисунок тщательно измерили и рассчитали примерные размеры изображенного на нем летательного аппарата. После этого построили каркас пирамиды и гондолу, применяя материалы, которые обычно использовали перуанские индейцы для строительства. После того как аппарат обтянули материалом, получилось огромное сооружение, имеющее почти 10 м в высоту и до 30 м у основания. Под пирамидой развели костер,  и через некоторое время пирамида поднялась в небо и потянула за собой корзину! 
 
 
 

Известен  проект  летательного аппарата легче воздуха, который  в 1670 году предложил священник Франческо де Лана-Терци.  Аэростат должен был состоять из деревянной  лодки, тросов, четырехмедных  полых шаров, из которых выкачан воздух, паруса и ручного весла. Изобретатель полагал, что  шары  из тонкой меди с вакуумом внутри  поднимут всю конструкцию  в воздух. Однако, как сделать  такие тонкие, но прочные сферы? Так проект  Франческо де Лана-Терци и  остался нереализованным. 
 
 
 

  Предположительно  первый успешный полет  на  воздушном  шаре   совершил   священник иезуит, Бартоломео Лоренцо де Гусмао. Произошло это торжественное событие в 1709 г. в присутствии королевских особ и знати.

Воздушный шар  представлял собой бумажную оболочку, заполненную нагретым воздухом. Нагретый воздух  поступал из  глиняного горшка, установленного на подвешенном снизу шара поддоне.  В горшке что-то сгорало.  Шар быстро набрал высоту. 
 
 
 

Во Франции  первый воздушный шар, наполненный  теплым воздухом, был изобретен и  поднят в воздух в 1783 году братьями Этьеном и Жозефом Монгольфье. По имени создателей такие воздушные шары называются "монгольфьерами". 

Современные тепловые аэростаты – это тоже воздушные  шары, поднимающиеся за счет нагретого  воздуха. Оболочка  сшита  из термостойких полотнищ, основным материалом является синтетическая ткань со специальным покрытием, обеспечивающим воздухонепроницаемость.

Аэростат оснащен  блоком  горелок, работающих  на пропан-бутановой  смеси,  который предназначен для  нагрева воздуха в оболочке аэростата,  и комплектом баллонов для хранения горючего. Кроме того на борту есть барометрические приборы и вентилятор для предварительного наддува холодного воздуха в оболочку.

В 1988 году в Голландии  был поднят "монгольфьер" объемом 24000 кубометров, его 50 пассажиров размещались  в комфортабельной двухпалубной корзине. 
 
 
 

Итальянский художник Гварди Франческа(1712 - 1793гг.)

Подъем воздушного шара.  
 

В 1766 году англичанин Генри Кавендиш  получил «горючий воздух» - водород. Профессор Кавалло  начал наполнять водородом бумажные шары и мыльные пузыри и наблюдать их парение в воздухе.. И совсем немного времени понадобилось для того, чтобы в небо поднялся аэростат, наполненный водородом. 
 
 

В 1785 году француз  Жан-Пьер Бланшар и американец Джон Джеффрис стали первыми людьми, перелетевшими  Ла-Манш на воздушном шаре. Они стартовали из британского города Дувр и приземлились во французском Кале. В полете у них возникли проблемы - шар стал терять подъемную силу. Сначала они сбросили балласт, потом абсолютно все, что было в корзине, потом даже свою одежду … 

В 1804 году в честь  коронации Наполеона происходит торжественный запуск аэростатов. Один из них опускается на могилу Нерона в Риме, что вызывает огромный скандал. 

В  сентябре 1804 года известный  химик и физик  Ж.Л.Гей-Люссак  по поручению Парижской академии наук один совершил научное воздушное путешествие, пролетев  160 верст. Полет длился 6 часов. Гей -Люссак  достиг высоты около 7 верст. 

17 августа 1859 г. из американского штата Индиана  стартовал воздушный шар с  необычным для того времени  грузом – почтой.  С тех пор этот день считается днем рождения авиапочты. Таким образом письма впервые были отправлены по воздуху. 

В 1861 г. В США  военные впервые передали телеграфное  сообщение с аэростата "Энтерпрайз" на Землю. 

Постепенно воздушные  шары начали применять и в качестве военной техники.

В 1849 во время  борьбы Италии за независимость австрийские  войска организовали с помощью небольших (объёмом 82 м3) свободных аэростатов бомбардировку Венеции зажигательными и разрывными бомбами. 

В 1859 в сражении при Сольферино французский воздухоплаватель Ф. Надар с привязного аэростата производил разведку расположения австрийских войск, сделав фотоснимки позиций противника. 

Привязные аэростаты  для разведки и корректирования  артиллерийского огня применялись  также в США во время Гражданской войны 1861 - 65 годов. 

Во франко-прусской войне 1871 года посредством свободных  аэростатов была налажена связь окружённого  немцами Парижа с остальной Францией. За 4 месяца на 65 аэростатах было переправлено 3 млн. писем и депеш общим весом 16 675 кг, а также 150 пассажиров. Однако  прусские военные начали применять зенитные орудия для уничтожения  летящих аэростатов. 

Парижские коммунары  пользовались аэростатами для разбрасывания  листовок революционного содержания. 

Подобные аэростаты с успехом применялись как в первую мировую войну - для разведки и корректировки огня артиллерии, так и во вторую мировую - в качестве аэростатов заграждения. Военное использование аэростатов продолжалось и в годы "холодной войны". Аэростаты-разведчики беспрепятственно пересекали границу в толще облаков, засечь их локаторами было практически невозможно. 

В июле 1897 года пилотом  Соломоном Огюстом Андре был  совершен первый полет на воздушном  шаре в Арктику. В 1997 году, в честь 100-летия этого события спортсменами-воздухоплавателями на Северном полюсе был проведен Первый праздник воздушных шаров.

С тех пор  ежегодно самые смелые команды воздухоплавателей  прилетают на полюс, чтобы наполнить  горячим воздухом свой шар и подняться  в небо над самой макушкой планеты. 
 
 
 

В 1900 году в Париже открылся 1-й Международный воздухоплавательный  конгресс. В числе представителей от России — Н. Е. Жуковский.

В октябре 1905 года во Франции была создана Международная  Авиационная Федерация аэронавтов.  
 
 
 

Конец 19века - начало 20 века ознаменовался пиком воздухоплавания. Разнообразные полеты на воздушных шарах совершались в научных и развлекательных целях. Совершенствовались конструкции воздушных шаров, их оснащение, устанавливались рекорды высоты и дальности полета. Постепенно развивалась другая летательная техника, и полеты на воздушных шарах остались привилегией спортсменов. В разных странах начали появляться аэроклубы, объединявшие спортсменов-воздухоплавателей.