Аеронавтика (физика). Балонизъм в русия

Думите "авиация" и "балониране" До 20-те години на миналия век. XX век. са синоним на. В началото на миналия век всичко се промени. Балонизмът се отнася до пътуването с машини, които са по-леки от въздуха, а аеронавтиката - до летенето с. Тоест, кораби, които са по-тежки от въздуха. В тази статия ще разгледаме подробно историята на аеронавтиката, физиката на процеса.

Защо балонът излита?

Ще припомним, че съгласно какви условия тяло, потопено в течност, изплува. Ако плътността му е по-малка от тази на течност... Същото важи и за газовете, по-специално за въздуха. Балонът ще полети, ако газът в обвивката му е по-лек (от въздуха). Балонът също така се "издига", въпреки че силата на тежестта, действаща върху обвивката, не му позволява да се издигне нагоре.

Нека изброим силите, които действат върху балона. Първо, това е тежестта на черупката. Второ, това е силата на тежестта на газа. Газът в балона също има маса, което означава, че той също се влияе от земната гравитация. Да предположим, че тези две сили заедно не са в състояние да преодолеят Архимедовата сила, която действа на газа от въздуха. Ако това е вярно, тогава балонът може да излети и да повдигне товара.

Сила на повдигане

Нека разгледаме основните моменти от аеронавигационната физика. Ако завържем балона за земята, той ще се издърпа нагоре чрез дърпане на въжето със сила, наречена подемна сила. За да я изчислите, извадете теглото на газа заедно с черупката от Архимедовата сила. Теглото е сбор от тежестта на обвивката и тежестта на газа. Силата на Архимед е равна на плътността на въздуха, умножена по гравитационно ускорение и от обема на балона.

Колкото по-лека е обвивката, толкова по-голяма е подемната сила. Колкото по-голям е обемът на балона, толкова по-голяма е разликата между плътността на въздуха и плътността на газа. Така че, ако искате да постигнете максимален подем, напълнете балона с възможно най-лекия газ. Това е водород. Съществува обаче един проблем: той е много запалим, особено когато се смеси с кислород. Ето защо повечето балони се надуват с хелий.

Балон

Балонът е апарат, напълнен с лек газ. На снимката е показан балон, който се използва за изследване на времето. Нарича се балонна сонда. Той е пълен с хелий, а под него е окачен радиопредавател, който предава информация за температурата, налягането и влажността на различни височини. Балоните се използват в метеорологията.

Възможно е да се създадат балонни превозни средства, които са сравнително безопасни и много евтини и не се нуждаят нито от водород, нито от хелий. Вместо с тези газове черупката е изпълнена с обикновен въздух, но по-топъл. Този балон е изобретен от французите братя Монголфие. Това беше огромно събитие! Илюстрацията показва първия балон с горещ въздух. Отдолу се запалваше огън, балонът се издигаше нагоре и се пълнеше с горещ въздух. На определена височина тя спира да се издига. За да се продължи изкачването, от апарата е свален баласт. Ако се наложи да се спуснете, намалявате огъня.

Stratostat

На много голяма височина плътността на въздуха намалява. Поради това се намалява и подемната сила. Как може да се увеличи?? Необходим е по-голям обем, затова балоните, които се издигат много високо в стратосферата, са много големи. Наричаха ги стратостати.

Неотдавна екстремист поставя рекорд: летя в стратосферата на височина 39 км и надхвърли скоростта на звука при свободно падане. Това е Феликс Баумгартнер. На снимката е показан използваният от него стратостат. Размерът му е около 100 метра, което е сравнимо с височината на Статуята на свободата. Дирижабълът е пълен с 85 000 галона хелий. м³ хелий, а отдолу виси т.нар. гондола, в която се намира пътникът.

Дирижабъл

Разгледайте физиката на аеронавтиката. Балонът и балонът в стратосферата отиват там, където духа вятърът. Опитните балонисти знаят, че вятърът е различен на различни височини. Затова те регулират височината на балона, така че вятърът да духа там, където те искат. Ако искате да плавате от точка А до точка Б независимо от вятъра, трябва да приспособите апарата със специално витло, подобно на самолет, което помага да се движите в правилната посока. Това устройство се нарича дирижабъл. Обикновено това е много голяма система. Апаратът е изпълнен с хелий, като в долната му част е прикрепена гондола, а под нея - витло. жиците, които висят от дъното на дирижабъла, са необходими за закрепването му към земята.

Един от най-известните дирижабли в света е построен от германците в началото на 30-те години. на 20-ти век, той е наречен "Ханденбург". Съдбата му донякъде е подобна на тази на "Титаник. Това беше изключително удобен кораб. Дължината му беше около четвърт километър. На борда му могат да се качат около 100 души. Дирижабълът се задвижва от 4 двигателя.

На 6 май 1937 г. корабът претърпява инцидент. Трябваше да се пълни изключително с хелий, а по това време хелий имаше само в САЩ. Тъй като това става по времето на Хитлер, американците категорично отказват да продават газ на нацистите. Дирижабълът беше пълен с водород. Предприети са извънредни предпазни мерки за избягване на пожар. По време на кацането времето беше бурно и във въздуха имаше силно електрическо поле. Дирижабълът е изпълнявал полет от Германия (Тулуза, Германия). Франкфурт) до Ню Йорк, през Атлантическия океан. При засаждането му е имало искра, а изтичането на водород е предизвикало запалване на дирижабъла. От 97-те пътници 35 загиват, а един е убит на земята.

Първите стъпки на балонизма в нашата страна: малко история

Въздухоплаването е открито в Русия по време на управлението на Екатерина II. Нейният пратеник във Франция съобщава за изобретението на братята Монтголфие.

Сензацията е отразена в руските вестници, а по-късно е публикувана книга, в която се обясняват принципите на летенето с балон. Тя е прочетена от Ойлер, член на Академията на науките в Санкт Петербург. Той изучава физиката на аеронавтиката и проектира първия балон. След единствения полет на този апарат Екатерина II издава указ, с който забранява полетите с балони с горещ въздух поради опасност от пожар. За нарушаване на постановлението е наложена глоба от 20 рубли.

По времето на Екатерина II никой не се подчинява на този указ, но когато страната е управлявана от Александър I, балонът отново излита. Това се случва в Москва, а балонът е управляван от човек на име Терзи. Направил е балоните с горещ въздух като цирково представление и е спечелил много пари от това.

През 1803 г. известният авиоконструктор Гарнерен и съпругата му са поканени в Русия. Те демонстрират възможностите на балона пред изумена публика, сред която е и император Александър I.

Използване на апаратурата в науката и войната

Гарнерин прави повече от един демонстрационен полет, преди учените да се заинтересуват от аеронавтиката. Академията на науките изпраща един от своите членове, Захаров, на мисия за наблюдение на атмосферата. Академикът взе със себе си много измервателни уреди, реактиви. Тъй като балонът е твърде малък, за да набере височина, се налага да се изхвърли не само баласт, но и много инструменти, храна и дори фрак.

През 1812 г. В двора на императора са убедени, че Наполеон все пак ще започне война срещу Русия. Решава да използва самолета за военни цели. Започва работа по изграждането на дирижабъла. 150 дърводелци и ковачи създават гондолата, а шивачките изработват корпуса. Дирижабълът е имал кормило за промяна на височината на полета, както и гребла за маневриране. Гондолата имала люк за хвърляне на мини върху врага. За съжаление самолетът никога не участва в бойни действия.