Atmosfer ile etkileşime giren uçak iki geniş kategoriye ayrılır: havadan hafif ve havadan ağır. Bu bölünme, farklı uçuş ilkelerine dayanmaktadır. İlk durumda, bir kaldırma kuvveti oluşturmak için Arşimet yasasını kullanırlar, yani aerostatik prensibi kullanırlar. Havadan ağır olan araçlarda, atmosfer ile aerodinamik etkileşim nedeniyle kaldırma kuvveti ortaya çıkar. İlk kategori olan havadan hafif uçaklara bakacağız.
Hava okyanusunda yükselme
Arşimet - kaldırma kuvveti - kaldırma kuvveti kullanan bir cihaza balon denir. Bu, sıcak hava veya çevresindeki atmosferden daha düşük yoğunluğa sahip bir gazla dolu bir kabukla donatılmış bir uçaktır.
Kabuğun içindeki ve dışındaki gazın yoğunluğundaki fark, bir aerostatik kaldırma kuvveti olması nedeniyle bir basınç farkına neden olur. Bu, Arşimet'in çalışma prensibinin bir örneğidir.
Havadan hafif uçakların kaldırma tavanı, kabuğun hacmi ve esnekliği, doldurulma şekli veatmosferik faktörler - öncelikle yükseklikle hava yoğunluğunda bir düşüş. Bugüne kadar insanlı tırmanış rekoru 41.4 km, insansız - 53 km.
Genel sınıflandırma
Bir balon, tüm uçak sınıfının ortak adıdır. Öncelikle tüm balonlar yönetilmeyen (balonlar) ve kontrollü (hava gemileri) olarak ikiye ayrılır. Ayrıca çeşitli alanlarda belirli özel görevler için kullanılan bağlı balonlar da bulunmaktadır.
1. Balonlar. Balon uçuşu ilkesi, bir uçağı yatay bir düzlemde kontrol etme olasılığını ima etmez. Balonun motoru ve dümeni yoktur, bu nedenle pilotu uçuşunun hızını ve yönünü seçemez. Top üzerinde, valfler ve balast yardımıyla yükseklik ayarı mümkündür, ancak aksi takdirde uçuşu hava akımları boyunca bir sürüklenmedir. Dolgu türüne göre üç tip balon vardır:
- Sıcak hava balonları.
- Gaz dolumlu Charlie'ler. Çoğu zaman, bu amaçlar için hidrojen ve helyum kullanıldı (ve kullanılmaya devam ediyor), ancak her ikisinin de kendi dezavantajları var. Hidrojen son derece yanıcıdır ve hava ile patlayıcı bir karışım oluşturur. Helyum çok pahalı.
- Güller, her iki dolgu türünü de birleştiren balonlardır.
2. Hava gemileri (Fransızca dirigeable - "kontrollü"), tasarımı bir elektrik santrali ve kontroller içeren uçaklardır. Buna karşılık, hava gemileri birçok kritere göre sınıflandırılır: sertliğe göremermiler, güç ünitesi ve tahrik tipine göre, bir kaldırma kuvveti yaratma yöntemine göre, vb.
Havacılığın erken tarihi
Arşimet kuvvetinin yardımıyla havaya çıkan ilk güvenilir cihaz muhtemelen bir Çin feneri olarak kabul edilmelidir. Yıllıklar, lambadan gelen sıcak havanın etkisiyle yükselen kağıt torbalardan bahseder. Bu tür fenerlerin daha 2.-3. yüzyıllarda askeri işlerde sinyalizasyon aracı olarak kullanıldığı bilinmektedir; daha önce biliniyor olmaları mümkün.
Batı teknik düşüncesi, 17. yüzyılın sonunda bu tür cihazların olasılığı fikrine geldi ve insan uçuşu için kaslı volan cihazları yaratma girişimlerinin boşuna olduğunu fark etti. Böylece, Cizvit Francesco Lana, boş altılan metal topların yardımıyla kaldırılan bir uçak tasarladı. Ancak dönemin teknik seviyesi bu projenin gerçekleşmesine hiçbir şekilde izin vermedi.
1709'da rahip Lorenzo Guzmao, Portekiz kraliyet sarayına, havası aşağıdan asılı bir mangal tarafından ısıtılan, ince bir kabuk olan bir uçak gösterdi. Cihaz birkaç metre yükselmeyi başardı. Ne yazık ki, Guzmao'nun diğer faaliyetleri hakkında hiçbir şey bilinmiyor.
Havacılığın başlangıcı
Başarılı testi resmi olarak kaydedilen havadan hafif ilk uçak, balon kardeşler Joseph-Michel ve Jacques-Etienne Montgolfier oldu. 5 Haziran 1783'te, bu balon Fransız Annone kasabası üzerinde uçtu.10 dakikada 2 km. Maksimum kaldırma yüksekliği yaklaşık 500 metre idi. Topun kabuğu, içeriden kağıtla yapıştırılmış kanvastı; yanan ıslak yün ve samandan çıkan duman dolgu maddesi olarak kullanılmış, bundan sonra uzun süre "sıcak hava balonu gazı" olarak anılmıştır. Uçağa sırasıyla "sıcak hava balonu" adı verildi.
Neredeyse aynı anda, 27 Ağustos 1783'te, Jacques Charles tarafından tasarlanan hidrojenle dolu bir balon Paris'te havaya uçtu. Kabuk, terebentin içinde bir kauçuk çözeltisi ile emprenye edilmiş ipekten yapılmıştır. Hidrojen, demir talaşlarının sülfürik aside maruz bırakılmasıyla elde edildi. 200 kilogramdan fazla asit ve neredeyse yarım ton demir harcayarak birkaç gün boyunca 4 metre çapında bir top dolduruldu. İlk charlier 300.000 seyircinin önünde bulutların içinde kayboldu. Atmosferin yükseklerinde patlayan balonun kabuğu, 15 dakika sonra Paris yakınlarındaki kırsalda düşerek korkmuş yerliler tarafından tahrip edildi.
İlk insanlı uçuşlar
19 Eylül 1783'te Versay'da havalanan havacılık aparatının ilk yolcuları büyük olasılıkla isimsizdi. Bir horoz, ördek ve koç, 10 dakika boyunca ve 4 km'lik bir mesafe boyunca sıcak hava balonu sepetinde uçtu, ardından güvenli bir şekilde indi.
İnsanların ilk kez bir sıcak hava balonu üzerinde uçuşu, aynı atılım yılı olan 1783'ün 21 Kasım'ında gerçekleşti. Fizikçi Jean-Francois Pilatre de Rozier ve iki arkadaşı tarafından yapılmıştır. Ardından, Kasım ayında de Rozier, başarısını balon tutkunu Marquis François ile pekiştirdi. Laurent d'Arland. Böylece, serbest uçuş durumunun insanlar için güvenli olduğu kanıtlandı (şüpheler hala vardı).
1 Aralık 1983 (havacılık için gerçekten önemli bir yıl!) Charliere ayrıca J. Charles'ın yanı sıra tamirci N. Robert'ı da içeren mürettebatı taşıyarak havalandı.
Sonraki yıllarda, her iki tür balon uçuşları da çok yaygın bir şekilde uygulandı, ancak sıcak hava balonları çok fazla yakıt tükettiği ve çok az kaldırma kuvveti geliştirdiği için gaz balonlarının hala bazı avantajları vardı. Öte yandan güller, çok tehlikeli olduğu ortaya çıkan birleşik tipteki toplardır.
Hizmette bir balon
Balonlar çok yakında sadece eğlence amaçlı değil, aynı zamanda bilim ve askeri işlerin ihtiyaçlarına da hizmet etmeye başladı. İlk uçuş sırasında bile, Charles ve Robert yüksek irtifada hava sıcaklığını ve basıncını ölçmekle meşguldü. Daha sonra, bilimsel gözlemler genellikle balonlardan yapılmıştır. Dünyanın atmosferini ve jeomanyetik alanını ve daha sonra kozmik ışınları incelemek için kullanıldılar. Balonlar meteorolojik sondalar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
Askeri balon hizmeti, Fransız Devrimi sırasında, düşmanı izlemek için bağlı balonların kullanılmaya başlanmasıyla başladı. Daha sonra, bu tür cihazlar sadece 19. yüzyılda değil, 20. yüzyılın ilk yarısında da yüksek irtifa keşif ve ateş ayarı için kullanıldı. Büyük Vatanseverlik Savaşı sırasında, bağlı baraj balonları bir unsurduBüyük şehirlerin hava savunması. Soğuk Savaş döneminde, NATO istihbaratı tarafından SSCB'ye karşı yüksek irtifa balonları kullanıldı. Ayrıca, bağlı balon kullanan deniz altılar için uzun menzilli iletişim sistemleri geliştirilmiştir.
Daha yüksek ve daha yüksek
Stratosfer balonu, tasarım özellikleri nedeniyle, Dünya atmosferinin nadir bulunan üst katmanlarına (stratosfere) yükselme yeteneğine sahip "charlier" tipinde bir balondur. Uçuş insanlıysa, böyle bir balon helyumla doldurulur. İnsansız uçuş durumunda, daha ucuz hidrojenle doldurulur.
Yüksek irtifalarda balon kullanma fikri D. I. Mendeleev'e aittir ve 1875 yılında kendisi tarafından ifade edilmiştir. Bilim adamına göre mürettebatın güvenliğinin mühürlü bir balon gondol tarafından sağlanması gerekiyordu. Bununla birlikte, böyle bir uçağın yaratılması, yalnızca 1930'da elde edilen yüksek bir teknik seviye gerektirir. Bu nedenle, uçuş koşulları, stratosferik bir balonun özel bir düzenlemesini, hafif metallerin ve alaşımların kullanımını, balast salma sistemlerinin ve gondol termoregülasyonunun geliştirilmesi ve uygulanması ve çok daha fazlasını gerektirir.
İlk stratosferik balon FNRS-1, P. Kipfer ile birlikte 27 Mayıs 1931'de stratosfere ilk kez yükselen ve 15.785 m yüksekliğe ulaşan İsviçreli bilim adamı ve mühendis Auguste Picard tarafından yaratıldı.
Bu uçakların yaratılması özellikle SSCB'de geliştirildi. Stratosfere yapılan uçuşlarda birçok rekor 1930'ların ikinci yarısında Sovyet havacıları tarafından belirlendi.
1985'te, Sovyet uzayının uygulanması sırasındaVega projesi, Venüs'ün atmosferinde helyumla dolu iki stratosferik balon fırlattı. Yaklaşık 55 km yükseklikte 45 saatten fazla çalıştılar.
İlk hava gemisi
Düz uçuşta kontrollü bir balon yaratma girişimleri, sıcak hava balonlarının ve charlier'ların ilk uçuşlarından hemen sonra başladı. J. Meunier, uçağa elips şeklinde bir şekil, bir balonlu çift kabuk vermeyi ve onu kas gücüyle tahrik edilen pervanelerle donatmayı önerdi. Ancak bu fikir 80 kişinin çabasını gerektirdi…
Uzun yıllar uçuş şartlarına uygun bir güç ünitesi olmaması nedeniyle kontrollü bir balon sadece bir hayal olarak kaldı. Arabası ilk uçuşunu 24 Eylül'de yapan Henri Giffard tarafından ancak 1852'de gerçekleştirilebildi. Giffard'ın zeplin bir dümene ve pervaneyi döndüren 3 beygir gücünde bir buhar motoruna sahipti. Gazla doldurulmuş kabuğun hacmi 2500 m3 idi. Zeplin yumuşak kabuğu, atmosferik basınç ve sıcaklıktaki değişikliklerle çökmeye maruz kaldı.
İlk zeplin uçuşundan sonra uzun bir süre mühendisler, cihazın kabuğunun ve gondolunun tasarımını iyileştirmek için motor gücü ve ağırlığının en uygun kombinasyonunu elde etmeye çalıştılar. 1884'te zeplin üzerine bir elektrik motoru ve 1888'de benzinli bir motor yerleştirildi. Zeplin endüstrisinin diğer başarısı, sert kabuklu makinelerin geliştirilmesiyle ilişkilendirildi.
Zeplinlerin başarısı ve trajedisi
Hava gemilerinin yaratılmasındaki atılım, Kont Ferdinand'ın adıyla ilişkilidir.von Zeppelin. Almanya'da Konstanz Gölü'nde inşa edilen ilk makinesinin uçuşu 2 Temmuz 1900'de gerçekleşti. Göle zorunlu inişle sonuçlanan bir arızaya rağmen, katı hava gemilerinin tasarımı, daha fazla testten sonra başarılı olarak kabul edildi. Makinenin tasarımı geliştirildi ve Ferdinand von Zeppelin'in zeplin Alman ordusu tarafından satın alındı. Birinci Dünya Savaşı'nda zeplinler zaten tüm önde gelen güçler tarafından kullanılıyordu.
Zeplin sert kabuğu, selon kaplı kumaşla kaplanmış puro şeklindeki metal bir çerçeveden oluşuyordu. Çerçevenin içine hidrojenle doldurulmuş gaz tüpleri takıldı. Uçak, kıç dümenleri ve stabilizatörleri ile donatılmıştı, pervaneli birkaç motora sahipti. Tanklar, kargo ve motor bölmeleri, yolcu güverteleri çerçevenin altına yerleştirildi. Zeplin hacmi 200 m3'ye ulaşabilir, gövdenin uzunluğu çok büyüktü. Örneğin, kötü şöhretli Hindenburg'un uzunluğu 245 m idi. Bu kadar büyük bir makineyi sürmek son derece zordu.
Dünya savaşları arasındaki dönemde zeplinler, transatlantik uçuşlar da dahil olmak üzere bir ulaşım aracı olarak yaygın olarak kullanıldı. Bununla birlikte, en ünlüsü Hindenburg hava gemisinin bir yangın sonucu çökmesi ve bu makinelerin yüksek maliyeti olan bir dizi felaket onların lehine oynamadı. Ancak zeplin endüstrisinin kısıtlanmasındaki ana faktör, yaklaşmakta olan II. Savaşın doğası, kitlesel kullanım gerektiriyordu.yüksek hızlı havacılık ve içinde hava gemileri için ciddi bir yer yoktu. Sonuç olarak, savaştan sonra bunların yaygın olarak kullanılan bir araç olarak yeniden canlanması olmadı.
Balonlar ve modernlik
Havacılığın gelişmesine rağmen, hava gemileri ve balonlar unutulup gitmedi, tam tersine 20. yüzyılın sonlarına doğru onlara olan ilgi yeniden arttı. Bunun nedeni, yüksek teknolojili malzemelerin ve bilgisayar kontrol ve güvenlik sistemlerinin geliştirilmesindeki ilerlemelerin yanı sıra helyum üretiminin göreli ucuzlamasıdır. Hava gemileri, örneğin petrol platformlarının bakımı veya uzak bölgelerdeki hacimli kargoların taşınması gibi bazı özel endüstrilerde önemli görevleri yerine getiren makineler olarak yeniden doğabilir. Ordu yine bu uçaklara biraz ilgi göstermeye başladı.
Minyatür hava gemileri, televizyon yayınları için film çekmek gibi çeşitli uygulamalar için de kullanılır.
Uçaklara, helikopterlere ve uzay gemilerine alışan halk, yine havacılığa ilgi duyuyor. Rusya dahil dünyanın farklı ülkelerinde balon festivalleri sık sık yapılan bir olay haline geldi. Isıya dayanıklı hafif malzemeler ve gaz silindirleriyle çalışan özel brülörler sayesinde sıcak hava balonları ikinci bir gençlik yaşıyor. Güneş enerjili sıcak hava balonları da icat edildi ve genellikle yakıt yanması gerektirmedi.
Sporcular ve seyirciler arasında büyük ilgi, üzerinde düzenlenen birçok cihazın yarışmaları ve büyüleyici kitlesel başlangıçlarından kaynaklanmaktadır.her balon festivali. Bu etkinlikler uzun zamandır eğlence endüstrisinin ayrılmaz bir parçası olmuştur.
Havadan hafif uçaklar için geleceğin neler getireceğini tahmin etmek zor. Ama güvenle söyleyebiliriz: Bu gelecekleri var.
