20'li yıllara kadar "havacılık" ve "havacılık" kelimeleri. 20. yüzyıl eşanlamlılar vardı. Geçen yüzyılın başında her şey değişti. Havacılık, havadan daha hafif olan cihazların ve havacılık - uçaklarda uçan cihazların yardımıyla hareket olarak adlandırılmaya başlandı. Yani havadan ağır olan gemiler. Makalede havacılığın tarihini, sürecin fiziğini ayrıntılı olarak ele alacağız.
Balon neden havalanıyor
Sıvıya batırılmış bir cismin hangi koşullar altında yüzdüğünü hatırlayın. Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse. Aynısı gaz, özellikle hava için de geçerlidir. Kabuğunun içinde (havaya kıyasla) daha hafif bir gaz varsa, bir balon (aerostat) havalanacaktır. Balon ayrıca, kabuğa etki eden yerçekimi kuvveti tarafından engellense de "yüzer".
Topa etki eden kuvvetleri sıralayalım. Birincisi, kabuğun yerçekimi. İkincisi, gazın yerçekimi. Topun içindeki gazın da bir kütlesi vardır, yani yerçekiminden de etkilenir. Bu iki kuvvetin birlikte olmadığını varsayalım.havadan gelen gaza etki eden Arşimet kuvvetinin üstesinden gelebilir. Eğer öyleyse, balon havalanıp yükü kaldırabilir.
Kaldırma
Hadi havacılık fiziğinin temel hükümlerini ele alalım. Balonu yere bağlarsak, yukarı çekecek ve kaldırma denilen bir kuvvetle ipi çekecektir. Bunu hesaplamak için, Arşimet kuvvetinden kabuk ile birlikte gazın ağırlığını çıkarmanız gerekir. Ağırlık, kabuğun yerçekimi ile gazın yerçekiminin toplamıdır. Arşimet kuvveti havanın yoğunluğu, serbest düşüşün ivmesi ve topun hacminin çarpımına eşittir.
Kaldırma kuvveti ne kadar büyükse, kabuk o kadar hafiftir. Topun hacmi ne kadar büyükse, havanın yoğunluğu ile gazın yoğunluğu arasındaki fark o kadar büyük olur. Yani maksimum kaldırma elde etmek istiyorsanız balonun en hafif gazla doldurulması gerekir. Bu hidrojen. Ancak bir sorun var: özellikle oksijenle karıştırıldığında çok yanıcıdır. Bu nedenle, çoğu zaman balonlar helyum ile şişirilir.
Balon
Bir balon, hafif gazla doldurulmuş bir aparattır. Fotoğraf, hava durumunu incelemek için kullanılan bir sıcak hava balonunu gösteriyor. Bu sözde balon sondasıdır. Helyumla doldurulur, aşağıdan asılı bir radyo vericisi, farklı yüksekliklerde sıcaklık, basınç, hava nemi hakkında bilgi iletir. Balonlar meteorolojide kullanılır.
Ne hidrojen ne de helyum gerektirmeyen hem nispeten güvenli hem de çok ucuz havacılık araçları yaratmak mümkündür. Bu gazlar yerine, kabuk normal hava ile doldurulur, ancak daha sıcaktır. Böyle bir balon Fransızlar, Montgolfier kardeşler tarafından icat edildi. Bu etkinlik harikaydı! Şekil ilk sıcak hava balonunu göstermektedir. Aşağıdan bir ateş yakıldı, sıcak hava kabuğu doldurdu ve top yukarı doğru yükseldi. Belli bir yükseklikte yükselmeyi bıraktı. Yükselişe devam etmek için cihazdan balast düştü. Aşağı inmek gerekirse ateşi indirdiler.
Stratostat
Çok yüksek rakımlarda hava yoğunluğu azalır. Sonuç olarak, kaldırma kuvveti de azalır. Nasıl arttırılabilir? Hacmi artırmak gerekiyor, böylece stratosferde çok yükseklere çıkan havacılık araçları çok büyük. Bu tür gemilere stratostat denir.
Son zamanlarda bir ekstrem atlet rekor kırdı: Stratosferik bir balona 39 km yüksekliğe tırmandı ve serbest düşüşte ses hızını aştı. Bu Felix Baumgartner. Fotoğraf kullandığı stratostatı gösteriyor. Boyutları, Özgürlük Anıtı'nın yüksekliği ile orantılı olan yaklaşık 100 m'dir. Uçak 85 bin m33 helyumla dolu, sözde gondol yolcunun bulunduğu aşağıda asılı duruyor.
Hava gemisi
Havacılığın fiziğini düşünün. Balon ve stratosfer balonu, rüzgarın estiği yerde hareket eder. Deneyimli havacılar, rüzgarın farklı yüksekliklerde farklı olduğunu bilirler. Böylece balonun yüksekliğini rüzgar istedikleri yerde esecek şekilde ayarlarlar. A noktasından B noktasına yelken açmanız gerekiyorsarüzgardan bağımsız olarak, cihaza, tıpkı bir uçakta olduğu gibi, doğru yönde hareket etmeye yardımcı olacak özel bir pervane uyarlanmalıdır. Böyle bir cihaza hava gemisi denir. Kural olarak, bunlar çok büyük sistemlerdir. Cihaz helyumla doldurulur, altına bir gondol takılır ve tabanının altına bir pervane yerleştirilmiştir. Zeplin altından sarkan kablolar, onu yere sabitlemek için kullanılır.
Dünyanın en ünlü hava gemilerinden biri, 30'ların başında Almanlar tarafından inşa edildi. XX yüzyıl, "Gindenburg" olarak adlandırıldı. Bu aparatın kaderi, Titanik'in kaderine biraz benzer. Alışılmadık derecede rahat bir gemiydi. Uzunluğu yaklaşık bir kilometrenin dörtte biri kadardı. Yaklaşık 100 kişi gemiye yerleştirildi. Zeplin 4 motorla çalışıyordu.
6 Mayıs 1937, gemi kaza geçirdi. Sadece helyumla doldurulması gerekiyordu ve o zamanlar helyum yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde mevcuttu. Bu, Hitler'in egemenliğinin zamanı olduğundan, Amerikalılar Nazilere gaz satmayı açıkça reddetti. Hava gemisi hidrojenle doluydu. Yangın çıkmaması için olağanüstü önlemler alındı. İniş sırasında hava önceden fırtınalıydı ve havada güçlü bir elektrik alanı vardı. Zeplin, Almanya'dan (Frankfurt) Atlantik Okyanusu üzerinden New York'a bir uçuş yaptı. Yerleştirildiğinde, hidrojen sızıntısı nedeniyle bir kıvılcım çıktı, zeplin alev aldı. 97 yolcudan 35'i öldü ve yerde bir kişi daha öldü.
Ülkemizde havacılığın ilk adımları: biraz tarih
Rusya'daki havacılık hakkındaCatherine II zamanında öğrendi. Fransa'daki elçisi Montgolfier kardeşlerin icadını duyurdu.
Düşünce Rus gazeteleri tarafından tekrarlandı ve daha sonra balonun prensibini açıklayan bir kitap yayınlandı. St. Petersburg'daki Bilimler Akademisi üyesi Euler tarafından okundu. Havacılık fiziği okudu ve ilk balonu tasarladı. Bu aparatın tek uçuşundan sonra, II. Catherine, kararnamesi ile yangın riski nedeniyle havacılığı yasakladı. Kararnamenin ihlali için 20 ruble para cezası verildi.
II. Catherine döneminde kimse kararnameyi ihlal etmedi, ancak İskender ülkeyi yönettiğinde balon tekrar uçtu. Bu Moskova'da oldu, balon Terzi adında bir adam tarafından kontrol edildi. Balonculuğu sirk gibi teşvik etti ve bundan çok para kazandı.
1803 yılında ünlü havacı Garnerin ve eşi Rusya'ya davet edildi. Aralarında İmparator Alexander I'in de bulunduğu şaşkın bir izleyici kitlesine balonun yeteneklerini gösterdiler.
Aletlerin bilim ve askeri ilişkilerde kullanımı
Garnerin, bilim adamları havacılıkla ilgilenmeye başlamadan önce birden fazla gösteri uçuşu yaptı. Bilimler Akademisi, üyelerinden biri olan Zakharov'u atmosferik gözlemler yapması için uçağa gönderdi. Akademisyen, yanına birçok ölçüm aleti ve reaktif aldı. Balonun çok büyük olmaması nedeniyle yükseklik kazanmak için sadece balastın değil, birçok alet, yiyecek vehatta bir kuyruk ceketi.
1812'de imparatorun sarayında Napolyon'un yine de Rusya'ya karşı savaşa gireceğinden emindiler. Uçağı askeri amaçlarla kullanmaya karar verdik. Hava gemisinin inşası için çalışmalar başladı. 150 marangoz ve demirci gondol yaptı, terziler ise kabuk üzerinde çalıştı. Zeplin, uçuş irtifasını değiştirmek için bir dümene ve manevra için küreklere sahipti. Gondolda düşmana kara mayınları atmak için bir kapak vardı. Ne yazık ki, uçak hiç hareket görmedi.
