Žodžiai „aviacija“ir „aeronautika“iki XX a. 20 amžiaus buvo sinonimai. Viskas pasikeitė praėjusio amžiaus pradžioje. Aeronautika pradėta vadinti judėjimu už orą lengvesnių prietaisų pagalba, o aviacija – skraidymu lėktuvais. Tai yra, laivai, sunkesni už orą. Straipsnyje išsamiai apžvelgsime aeronautikos istoriją, proceso fiziką.
Kodėl balionas pakyla
Prisiminkite, kokiomis sąlygomis kūnas, panardintas į skystį, plūduriuoja. Jei jo tankis mažesnis už skysčio tankį. Tas pats pasakytina apie dujas, ypač orą. Balionas (aerostatas) pakils, jei jo korpuse bus lengvesnių (palyginti su oru) dujų. Balionas taip pat „plaukia“aukštyn, nors jam trukdo kiautą veikianti gravitacijos jėga.
Išvardykime jėgas, veikiančias kamuolį. Pirma, tai yra apvalkalo sunkumas. Antrasis yra dujų sunkumas. Rutulio viduje esančios dujos taip pat turi masę, o tai reiškia, kad jas taip pat veikia gravitacija. Tarkime, kad šios dvi jėgos kartu nėragalintis įveikti Archimedo jėgą, kuri veikia dujas iš oro. Jei taip, balionas gali pakilti ir pakelti krovinį.
Pakelkite
Panagrinėkime pagrindines aeronautikos fizikos nuostatas. Jei pririšame balioną prie žemės, jis trauks virvę jėga, vadinama liftu. Norėdami jį apskaičiuoti, iš Archimedo jėgos turite atimti dujų svorį kartu su apvalkalu. Svoris yra korpuso gravitacijos ir dujų gravitacijos suma. Archimedo jėga yra lygi oro tankio, laisvojo kritimo pagreičio ir rutulio tūrio sandaugai.
Kėlimo jėga yra didesnė, tuo lengvesnis apvalkalas. Kuo didesnis, tuo didesnis rutulio tūris ir tuo didesnis skirtumas tarp oro tankio ir dujų tankio. Taigi, norint pasiekti maksimalų pakėlimą, balionas turi būti užpildytas lengviausiomis dujomis. Tai vandenilis. Tačiau yra viena problema: jis labai degus, ypač susimaišęs su deguonimi. Todėl dažniausiai balionai pripučiami helio.
Balionas
Balionas yra aparatas, pripildytas lengvų dujų. Nuotraukoje pavaizduotas oro balionas, naudojamas orams tirti. Tai vadinamasis balionas-zondas. Jis užpildytas heliu, iš apačios pakabinamas radijo siųstuvas, perduodantis informaciją apie temperatūrą, slėgį, oro drėgmę skirtinguose aukščiuose. Balionai naudojami meteorologijoje.
Galima sukurti gana saugias ir labai pigias aviacijos transporto priemones, kurioms nereikia nei vandenilio, nei helio. Vietoj šių dujų korpusas pripildytas įprasto oro, bet karštesnio. Tokį balioną išrado prancūzai, broliai Montgolfier. Šis renginys buvo puikus! Paveikslėlyje parodytas pirmasis karšto oro balionas. Iš apačios užsidegė ugnis, karštas oras užpildė apvalkalą, o kamuolys pakilo aukštyn. Tam tikrame aukštyje jis nustojo kilti. Norint tęsti kilimą, iš aparato buvo numestas balastas. Jei reikėjo leistis žemyn, jie sumažino ugnį.
Stratostatas
Labai dideliame aukštyje oro tankis mažėja. Dėl to kėlimo jėga taip pat mažėja. Kaip jį galima padidinti? Reikia didinti garsumą, todėl tos aeronautikos mašinos, kurios kyla labai aukštai į stratosferą, yra didžiulės. Tokie laivai vadinami stratostatais.
Neseniai vienas ekstremalus sportininkas pasiekė rekordą: stratosferos balionu pakilo į 39 km aukštį ir laisvu kritimu viršijo garso greitį. Tai Feliksas Baumgartneris. Nuotraukoje parodytas jo naudotas stratostatas. Jos matmenys yra apie 100 m, o tai atitinka Laisvės statulos aukštį. Lėktuvas pripildytas 85 tūkst.m33 helio, apačioje pakabinta vadinamoji gondola, kurioje yra keleivis.
Dirižablis
Apsvarstykite aeronautikos fiziką. Balionas ir stratosferos balionas juda ten, kur pučia vėjas. Patyrę aeronautai žino, kad skirtinguose aukščiuose vėjas yra skirtingas. Taigi jie reguliuoja baliono aukštį, kad vėjas pūstų kur nori. Jei reikia plaukti iš taško A į tašką Bnepriklausomai nuo vėjo, tuomet prie aparato reikėtų pritaikyti specialų propelerį, kaip ir lėktuve, kuris padės judėti tinkama kryptimi. Toks įrenginys vadinamas dirižabliu. Paprastai tai yra labai didelės sistemos. Įrenginys užpildytas heliu, apačioje pritvirtinta gondola, o po jos dugnu yra propeleris. Kabeliai, kabantys dirižablio apačioje, naudojami jį pritvirtinti prie žemės.
Vieną garsiausių dirižablių pasaulyje 40-ojo dešimtmečio pradžioje pastatė vokiečiai. XX amžiuje jis buvo vadinamas „Gendenburg“. Šio aparato likimas yra šiek tiek panašus į Titaniko likimą. Ji buvo neįprastai patogus laivas. Jo ilgis siekė apie ketvirtį kilometro. Laive buvo pasodinta apie 100 žmonių. Dirižablis buvo varomas 4 varikliais.
1937 m. gegužės 6 d. laivas patyrė avariją. Jis turėjo būti užpildytas tik heliu, o tuo metu helis buvo prieinamas tik JAV. Kadangi tai buvo Hitlerio valdymo laikas, amerikiečiai kategoriškai atsisakė parduoti dujas naciams. Dirižablis buvo pripildytas vandenilio. Buvo imtasi ypatingų atsargumo priemonių, kad būtų išvengta gaisro. Nusileidimo metu oras buvo prieš audrą, ore tvyrojo stiprus elektrinis laukas. Dirižablis skrido iš Vokietijos (Frankfurto) į Niujorką per Atlanto vandenyną. Kai jį pasodino, kilo kibirkštis, dėl vandenilio nuotėkio dirižablis užsidegė. Iš 97 keleivių 35 žuvo, o dar vienas žmogus žuvo ant žemės.
Pirmieji aeronautikos žingsniai mūsų šalyje: šiek tiek istorijos
Apie aeronautiką Rusijojeišmoko Jekaterinos II laikais. Jos pasiuntinys Prancūzijoje paskelbė apie brolių Montgolfier išradimą.
Sensaciją atkartojo Rusijos laikraščiai, o vėliau buvo išleista knyga, kurioje buvo paaiškintas baliono veikimo principas. Ją perskaitė Sankt Peterburgo mokslų akademijos narys Euleris. Jis studijavo aeronautikos fiziką ir sukūrė pirmąjį oro balioną. Po vienintelio šio aparato skrydžio Jekaterina II savo dekretu uždraudė aeronautiką dėl gaisro pavojaus. Už dekreto pažeidimą buvo numatyta 20 rublių bauda.
Katerinos II valdymo metu niekas nepažeidė dekreto, bet kai šalį valdė Aleksandras I, balionas vėl skrido. Tai atsitiko Maskvoje, balioną valdė vyras, vardu Terzi. Jis propagavo skraidymą oro balionu kaip cirką ir iš to uždirbo daug pinigų.
1803 m. garsusis aeronautas Garnerinas ir jo žmona buvo pakviesti į Rusiją. Jie pademonstravo baliono galimybes nustebusiai publikai, tarp kurių buvo ir imperatorius Aleksandras I.
Aparato naudojimas mokslo ir kariniuose reikaluose
Garnerin atliko daugiau nei vieną parodomąjį skrydį, kol mokslininkai susidomėjo aeronautika. Mokslų akademija išsiuntė vieną iš savo narių Zacharovą į skrydį atlikti atmosferos stebėjimų. Akademikas su savimi pasiėmė daugybę matavimo priemonių ir reagentų. Dėl to, kad balionas nebuvo per didelis, norint įgyti aukštį, reikėjo numesti ne tik balastą, bet ir daugybę prietaisų, maisto irnet frakas.
1812 m. imperatoriaus dvare jie buvo tikri, kad Napoleonas vis dėlto pradės karą prieš Rusiją. Nutarėme lėktuvą panaudoti kariniams tikslams. Pradėti dirižablio statybos darbai. 150 dailidžių ir kalvių sukūrė gondolą, o siuvėjos dirbo prie korpuso. Dirižablis turėjo vairą skrydžio aukščiui keisti, taip pat irklus manevravimui. Gondola turėjo liuką sausumos minoms numesti ant priešo. Deja, orlaivis niekada nematė veiksmo.
