Vliegtuie wat met die atmosfeer omgaan, val in twee breë kategorieë: ligter as lug en swaarder as lug. Hierdie verdeling is gebaseer op verskillende beginsels van vlug. In die eerste geval, om 'n hefkrag te skep, gebruik hulle die wet van Archimedes, dit wil sê, hulle gebruik die aerostatiese beginsel. In voertuie wat swaarder as lug is, ontstaan die hefkrag as gevolg van aërodinamiese interaksie met die atmosfeer. Ons sal kyk na die eerste kategorie, ligter-as-lugvliegtuie.
Opklim in die oseaan van lug
'n Toestel wat Archimediese - dryfkrag gebruik om op te lig, word 'n ballon genoem. Dit is 'n vliegtuig toegerus met 'n dop gevul met warm lug of 'n gas wat 'n laer digtheid as die omringende atmosfeer het.
Die verskil in die digtheid van die gas binne en buite die dop veroorsaak 'n drukverskil, waardeur daar 'n aerostatiese dryfkrag is. Dit is 'n voorbeeld van Archimedes se beginsel in aksie.
Die ligplafon van ligter-as-lugvliegtuie word bepaal deur die volume en elastisiteit van die dop, die manier waarop dit gevul word enatmosferiese faktore - hoofsaaklik 'n daling in lugdigtheid met hoogte. Die rekord vir 'n bemande klim tot op datum is 41,4 km, onbemand - 53 km.
Algemene klassifikasie
'n Ballon is die algemene naam vir 'n hele klas vliegtuie. Eerstens word alle ballonne in onbeheerde (ballonne) en beheerde (lugskepe) verdeel. Daar is ook vasgemaakte ballonne wat in verskeie gebiede vir sekere spesiale take gebruik word.
1. Ballonne. Die beginsel van ballonvlug impliseer nie die moontlikheid om 'n vliegtuig in 'n horisontale vlak te beheer nie. Die ballon het nie 'n enjin en roere nie, daarom kan sy vlieënier nie die spoed en rigting van sy vlug kies nie. Op die bal is hoogteregulering moontlik met behulp van kleppe en ballas, maar andersins is sy vlug 'n drif langs lugstrome. Volgens die tipe vuller is daar drie soorte ballonne:
- Warmlugballonne.
- Charliers met gasvulsel. Dikwels is waterstof en helium vir hierdie doeleindes gebruik (en word steeds gebruik), maar albei het hul eie nadele. Waterstof is uiters vlambaar en vorm 'n plofbare mengsel met lug. Helium is te duur.
- Rosieres is ballonne wat beide soorte vulsels kombineer.
2. Lugskepe (Frans dirigeable - "beheerde") is vliegtuie, waarvan die ontwerp 'n kragsentrale en kontroles insluit. Op hul beurt word lugskepe volgens baie kriteria geklassifiseer: volgens rigiditeitskulpe, volgens die tipe krageenheid en aandrywing, deur die metode om 'n dryfkrag te skep, ensovoorts.
Vroeë geskiedenis van lugvaartkunde
Die heel eerste betroubare toestel wat met behulp van Archimediese mag die lug ingeneem het, moet waarskynlik as 'n Chinese lantern beskou word. Die annale maak melding van papiersakke wat onder die invloed van warm lug uit die lamp opstyg. Dit is bekend dat sulke lanterns reeds in die 2de-3de eeue in militêre aangeleenthede as 'n sein gebruik is; dit is moontlik dat hulle voorheen bekend was.
Westerse tegniese denke het tot die idee gekom van die moontlikheid van sulke toestelle teen die einde van die 17de eeu, en besef die nutteloosheid van pogings om spiervliegwieltoestelle vir menslike vlug te skep. So het die Jesuïet Francesco Lana 'n vliegtuig ontwerp wat met behulp van ontruimde metaalballe opgelig is. Die tegniese vlak van die era het egter geensins toegelaat dat hierdie projek uitgevoer word nie.
In 1709 het die priester Lorenzo Guzmao aan die Portugese koninklike hof 'n vliegtuig gedemonstreer, wat 'n dun dop was, die lug waarin verhit is deur 'n vuurpot wat van onder af opgehang is. Die toestel het daarin geslaag om etlike meters te styg. Ongelukkig is niks bekend oor Guzmao se verdere aktiwiteite nie.
Begin van lugvaartkunde
Die eerste vliegtuig ligter as lug, waarvan die suksesvolle toets amptelik aangeteken is, was die ballonbroers Joseph-Michel en Jacques-Etienne Montgolfier. Op 5 Junie 1783 het hierdie ballon oor die Franse dorp Annone gevlieg en oorwin2 km in 10 minute. Die maksimum hyshoogte was ongeveer 500 meter. Die dop van die bal was seil, met papier van binne oorgeplak; rook van brandende nat wol en strooi is as vuller gebruik, lank daarna is dit "warmlugballongas" genoem. Die vliegtuig is onderskeidelik "warmlugballon" genoem.
Byna gelyktydig, op 27 Augustus 1783, het 'n ballon gevul met waterstof, ontwerp deur Jacques Charles, in Parys die lug opgestyg. Die dop is gemaak van sy wat met 'n oplossing van rubber in terpentyn geïmpregneer is. Waterstof is verkry deur ystervylsels aan swaelsuur bloot te stel. 'n Bal met 'n deursnee van 4 meter is vir 'n paar dae gevul, nadat hy meer as 200 kilogram suur en byna 'n halwe ton yster spandeer het. Die eerste charlier het voor 300 000 toeskouers in die wolke verdwyn. Die dop van die ballon, wat hoog in die atmosfeer ontplof het, het 15 minute later op die platteland naby Parys geval, waar dit deur bang plaaslike inwoners vernietig is.
Eerste bemande vlugte
Die eerste passasiers van die lugvaartapparaat wat op 19 September 1783 in Versailles opgestyg het, was heel waarskynlik naamloos. 'n Haan, 'n eend en 'n ram het vir 10 minute en 'n afstand van 4 km in 'n warmlugballonmandjie gevlieg, waarna hulle veilig geland het.
Die vlug van mense op 'n warmlugballon het vir die eerste keer op 21 November van dieselfde deurbraakjaar van 1783 plaasgevind. Dit is gemaak deur die fisikus Jean-Francois Pilatre de Rozier en twee van sy kamerade. Toe, in November, het de Rozier sy sukses saam met die ballonvaart-entoesias Marquis François gekonsolideer. Laurent d'Arland. Dit is dus bewys dat die toestand van vrye vlug veilig is vir mense (twyfel het nog bestaan).
1 Desember 1983 ('n werklik betekenisvolle jaar vir lugvaartkunde!) Charliere het ook opgestyg, met die bemanning aan boord, wat, benewens J. Charles self, die werktuigkundige N. Robert ingesluit het.
In die daaropvolgende jare is ballonvlugte van albei tipes baie wyd beoefen, maar gasballonne het steeds 'n mate van voordeel gehad, aangesien warmlugballonne baie brandstof verbruik het en min opheffing ontwikkel het. Rosiers, aan die ander kant, is balle van 'n gekombineerde tipe, wat te gevaarlik geblyk het te wees.
'n ballon in diens
Ballonne het baie gou begin om nie net vermaaklikheidsdoeleindes te dien nie, maar ook die behoeftes van wetenskap en militêre aangeleenthede. Selfs tydens die eerste vlug was Charles en Robert besig met die meting van lugtemperatuur en -druk op hoë hoogte. Daarna is wetenskaplike waarnemings dikwels van ballonne gemaak. Hulle is gebruik om die aarde se atmosfeer en geomagnetiese veld, en later kosmiese strale, te bestudeer. Ballonne word wyd gebruik as meteorologiese sondes.
Militêre ballondiens het tydens die Franse Revolusie begin, toe vasgemaakte ballonne begin gebruik word om die vyand te monitor. Daarna is sulke toestelle nie net in die 19de nie, maar ook in die eerste helfte van die 20ste eeu vir verkenning op hoë hoogte en vuuraanpassing gebruik. Tydens die Groot Patriotiese Oorlog was vasgemaakte spervuurballonne 'n elementLugverdediging van groot stede. Tydens die Koue Oorlog-era is ballonne op hoë hoogte deur NAVO-intelligensie teen die USSR gebruik. Boonop is langafstandkommunikasiestelsels vir duikbote wat vasgemaakte ballonne gebruik, ontwikkel.
Hoër en hoër
'n Stratosfeerballon is 'n ballon van die "charlier" tipe, wat in staat is om op te styg tot in die boonste verskeurde lae van die Aarde se atmosfeer - die stratosfeer, as gevolg van die ontwerpkenmerke. As die vlug beman word, word so 'n ballon met helium gevul. In die geval van 'n onbemande vlug is dit gevul met goedkoper waterstof.
Die idee om 'n ballon op hoë hoogtes te gebruik behoort aan D. I. Mendeleev en is in 1875 deur hom uitgespreek. Die veiligheid van die bemanning was volgens die wetenskaplike veronderstel om deur 'n verseëlde ballongondel voorsien te word. Die skepping van so 'n vliegtuig vereis egter 'n hoë tegniese vlak, wat eers teen 1930 bereik is. Die vlugtoestande vereis dus 'n spesiale rangskikking van 'n stratosferiese ballon, die gebruik van ligte metale en legerings, die ontwikkeling en implementering van ballasvrystellingstelsels en gondel-termoregulering, en nog baie meer.
Die eerste stratosferiese ballon FNRS-1 is geskep deur die Switserse wetenskaplike en ingenieur Auguste Picard, wat saam met P. Kipfer die eerste keer op 27 Mei 1931 in die stratosfeer opgevaar het en 'n hoogte van 15 785 m bereik het.
Die skepping van hierdie vliegtuie is veral in die USSR ontwikkel. Baie rekords in vlugte na die stratosfeer is in die tweede helfte van die 1930's deur Sowjet-lugvaarders opgestel.
In 1985, tydens die implementering van die Sowjet-ruimteDie Vega-projek het twee stratosferiese ballonne gevul met helium in die atmosfeer van Venus geloods. Hulle het vir meer as 45 uur op 'n hoogte van sowat 55 km gewerk.
Eerste lugskip
Pogings om 'n ballon te skep wat in horisontale vlug beheer word, het byna onmiddellik na die eerste vlugte van warmlugballonne en charliers begin word. J. Meunier het voorgestel om die vliegtuig 'n ellipsvormige vorm te gee, 'n dubbele dop met 'n ballonet en dit toe te rus met skroewe wat deur spierkrag aangedryf word. Hierdie idee het egter die pogings van 80 mense vereis…
Vir baie jare, weens die gebrek aan 'n geskikte krageenheid vir vlugtoestande, het 'n beheerde ballon net 'n droom gebly. Dit was moontlik om dit eers in 1852 uit te voer deur Henri Giffard, wie se motor sy eerste vlug op 24 September gemaak het. Giffard se lugskip het 'n roer en 'n 3 perdekrag stoomenjin gehad wat die skroef gedraai het. Die volume van die gasgevulde dop was 2500 m3. Die sagte dop van die lugskip was onderhewig aan ineenstorting met veranderinge in atmosferiese druk en temperatuur.
Vir 'n lang tyd na die vlug van die eerste lugskip het ingenieurs probeer om die optimale kombinasie van enjinkrag en gewig te bereik, om die ontwerp van die dop en gondel van die toestel te verbeter. In 1884 is 'n elektriese enjin op die lugskip geïnstalleer, en in 1888 'n petrol een. Die verdere sukses van die lugskipbedryf is geassosieer met die ontwikkeling van masjiene met 'n stewige dop.
Sukses en tragedie van die Zeppelins
Die deurbraak in die skepping van lugskepe word geassosieer met die naam van graaf Ferdinandvon Zeppelin. Die vlug van sy eerste masjien, wat in Duitsland aan die Bodenmeer gebou is, het op 2 Julie 1900 plaasgevind. Ten spyte van 'n ineenstorting wat gelei het tot 'n gedwonge landing op die meer, is die ontwerp van die rigiede lugskepe, na verdere toetsing, as 'n sukses beskou. Die ontwerp van die masjien is verbeter, en die lugskip van Ferdinand von Zeppelin is deur die Duitse weermag gekoop. In die Eerste Wêreldoorlog is zeppelins reeds deur al die leidende moondhede gebruik.
Die stewige dop van die lugskip het bestaan uit 'n sigaarvormige metaalraam wat met selbedekte materiaal bedek is. Gassilinders gevul met waterstof is binne die raam vasgemaak. Die vliegtuig was toegerus met agterstewe roere en stabiliseerders, het verskeie enjins met skroewe gehad. Tenks, vrag- en enjinkompartemente, passasiersdekke was aan die onderkant van die raam geleë. Die volume van die lugskip kon 200 m3 bereik, die lengte van die romp was enorm. Die lengte van die berugte Hindenburg was byvoorbeeld 245 m. Om so 'n groot masjien te bestuur was uiters moeilik.
Gedurende die tydperk tussen die wêreldoorloë is zeppelins wyd as vervoermiddel gebruik, ook in transatlantiese vlugte. 'n Aantal rampe, waarvan die bekendste die ineenstorting van die Hindenburg-lugskip as gevolg van 'n brand was, en die hoë koste van hierdie masjiene het egter nie in hul guns gespeel nie. Maar die hooffaktor in die inkorting van die lugskipbedryf was die komende Tweede Wêreldoorlog. Die aard van die oorlogvoering het massiewe gebruik vereishoëspoedlugvaart, en daar was geen ernstige plek vir lugskepe daarin nie. As gevolg hiervan, en na die oorlog, was daar geen herlewing van hulle as 'n wyd gebruikte voertuig nie.
Ballonne en moderniteit
Ondanks die ontwikkeling van lugvaart, het lugskepe en ballonne nie in die vergetelheid verdwyn nie, inteendeel, teen die einde van die 20ste eeu het belangstelling daarin weer toegeneem. Dit is te danke aan vooruitgang in die ontwikkeling van hoëtegnologie-materiale en rekenaarbeheer- en veiligheidstelsels, sowel as die relatiewe goedkoper heliumproduksie. Lugskepe kan heel moontlik hergebore word as masjiene wat belangrike take in sommige spesiale nywerhede verrig, byvoorbeeld in die instandhouding van olieplatforms of in die vervoer van lywige vrag in afgeleë gebiede. Die weermag het weer 'n bietjie belangstelling in hierdie vliegtuie begin toon.
Miniatuurlugskepe word ook vir verskeie toepassings gebruik, soos verfilming vir televisie-uitsendings.
Gewoond aan vliegtuie, helikopters en ruimtetuie stel die publiek weer belang in lugvaartkunde. Ballonfeeste in verskillende lande van die wêreld, insluitend Rusland, het 'n gereelde verskynsel geword. Danksy hittebestande liggewigmateriale en spesiale branders wat deur gassilinders aangedryf word, ervaar warmlugballonne’n tweede jeug. Sonkrag-warmlugballonne is ook uitgevind, wat gewoonlik geen brandstofverbranding benodig nie.
Groot belangstelling onder atlete en toeskouers word veroorsaak deur kompetisies en betowerende massastart van baie toestelle wat gehou word opelke ballonfees. Hierdie geleenthede is lank reeds 'n integrale deel van die vermaaklikheidsbedryf.
Dit is moeilik om te voorspel wat die toekoms vir ligter-as-lugvliegtuie inhou. Maar ons kan met vertroue sê: hulle het hierdie toekoms.
