Воздухоплавание

Воздухоплавание

История воздухоплавания

•       А интерес широкой публики к демонстрационным полетам постепенно превращал воздухоплавание в особый вид зрелищных мероприятий. Но в 1793 году, то есть десять лет спустя после первых полетов людей на аэростатах, была обнаружена область их практического применения.
• Французский физик Гитон де Морво предложил использовать аэростаты на привязи для подъема в воздух наблюдателей. Эта идея была высказана в тот момент, когда враги Великой французской революции пытались задушить ее. Техническая разработка проекта привязного аэростата была возложена на физика Кутелля.

История воздухоплавания

• Техническая разработка проекта привязного аэростата была возложена на физика Кутелля, который успешно справился с задачей, и в октябре 1793 года аэростат отправили в действующую армию для проведения полевых испытаний, а в апреле 1794 года был издан декрет об организации первой воздухоплавательной роты французской армии. Ее командиром был назначен Кутелль. Появление привязных аэростатов над позициями французских войск ошеломило противника: поднимаясь на высоту 500 метров, наблюдатели могли заглянуть далеко в глубь его обороны. Разведывательные данные передавались на землю в специальных коробках, которые спускались по шнурку, прикрепленному к гондоле.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ЖОЗЕФА МОНГОЛЬФЬЕ

•   "Скорее приготовь побольше шелковой материи, веревок, и ты увидишь одну из удивительнейших в мире вещей", - такую записку получил в 1782 году Этьенн Монгольфье.Послание означало, что наконец-то найдено то, о чем братья не раз говорили при встречах: средство, с помощью которого можно подняться в воздух. В результате нехитрого эксперимента Ж. Монгольфье увидел, как матерчатая оболочка, сшитая в форме коробки из двух кусков ткани, после наполнения ее дымом устремилась вверх. Открытие Жозефа увлекло и его брата. Работая теперь уже вместе, они соорудили еще две аэростатические машины (так они называли свои воздушные шары).

ИЗОБРЕТЕНИЕ ЖОЗЕФА МОНГОЛЬФЬЕ

• Успех был полный - оболочка продержалась в воздухе около 10 минут, поднявшись при этом на высоту почти 300 метров и пролетев по воздуху около километра. Они построили огромный воздушный шар диаметром более 10 метров. Его, сшитая из холста, была усилена веревочной сеткой и оклеена бумагой с целью повышения оболочка непроницаемости. Демонстрация воздушного шара состоялась на базарной площади города 5 июня 1783 года в присутствии большого числа зрителей. Шар, наполненный дымом, устремился ввысь. Так впервые официально было заверено изобретение, открывшее путь воздухоплаванию.

Дирижабль

•   (от  фр.   dirigeable  — управляемый) —  летательный аппарат  легче  воздуха , представляющий собой комбинацию  аэростата с движителем (обычно винтовой с электрическим  двигателем  или с двигателем внутреннего сгорания) и  системы управления ориентацией (рули управления), благодаря которой дирижабль сможет двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков.

Устройство дирижабля

• В конструкции дирижабля всегда предусмотрена оболочка для размещения газа легче воздуха. Впоследствии оболочки стали делать из прорезиненной ткани или других (синтетических) материалов однослойными или многослойными для предотвращения утечек газа и увеличения их срока службы, а объём газа внутри оболочки стали разделять на отсеки —  баллоны . В настоящее время применение стеклопластика для изготовления оболочки дирижабля считается перспективным

Типы дирижаблей

• По типу оболочки: мягкие, полужесткие, жесткие.
• По типу силовой установки: с паровой машиной, с бензиновым двигателем, с электродвигателем, с дизелями, с газотурбинным двигателем.
• По типу движителя: крыльевые, с воздушным винтом, с  импеллером , реактивные.
• По назначению: пассажирские, грузовые, военные.
• По способу создания архимедовой силы: вытеснительные, термодирижабли (подъемный газ нагревается), комбинированные.
• По способу управления подъемной силой: стравливание подъемного газа, закачка балластного воздуха, сброс балластного груза, изменяемый вектор тяги силовой установки, аэродинамический.

Двигатели дирижаблей

• Самые первые дирижабли приводились в движение паровым двигателем или мускульной силой, в 1880-х годах были применены электродвигатели, c 1890-х стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания. На протяжении XX века дирижабли оснащались практически исключительно  ДВС  — авиационными и, значительно реже,  дизельными  (на некоторых цеппелинах и некоторых современных дирижаблях). В качестве  движителей  используются  воздушные винты . Стоит также отметить крайне редкие случаи применения  турбовинтовых двигателей  — в дирижабле GZ-22 «The Spirit of Akron» [2]  и советском проекте «Д-1» [3] . В основном подобные системы, равно как и реактивные, остаются лишь на бумаге.

Полёт дирижабля

• В полёте классический дирижабль обычно управляется одним или двумя пилотами, причём первый пилот в основном поддерживает заданный курс аппарата, а второй пилот непрерывно следит за изменением угла тангажа аппарата и в ручную с помощью штурвала либо стабилизирует его положение, либо изменяет угол тангажа по команде командира .Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты или поворотом мотогондол — движители тогда тянут его вверх или вниз. Сбрасывание балласта и выпуск газа в полёте производят редко  например, выпускают газ при выработке  топлива . В настоящее время всё чаще управление угловой стабилизацией аппарата доверяется автоматике.

Стратоста́т

•   ( стратосферный аэростат ) — свободный  аэростат , предназначенный для полётов в  стратосферу , то есть на высоту более 11 км. Стратостаты, предназначенные для подъёма только до нижних слоёв стратосферы, называются субстратостатами.

Устройство и оборудование стратостата

• Хотя стратостат по сути является аэростатом, его устройство имеет ряд существенных отличий от тропосферных и субстратосферных воздушных шаров в силу других условий полёта.  Плотность  воздуха в нижних слоях стратосферы на  порядок , а на высотах около 30 км на 2 порядка меньше, чем на уровне моря, поэтому для создания достаточной аэростатической подъёмной силы  объём  баллона должен быть достаточно большим и, как правило, превышает 14 000 м³, а объём самого крупного баллона составлял 283 000 м³. 

Устройство стратостата

• Вследствие сильного расширения газа с высотой на старте баллон имеет сильно вытянутую грушевидную форму, которая приближается к  шарообразной  вблизи верхней точки полёта. Как правило, баллон стратостата наполняется  гелием , в довоенное время в ряде полётов применялся  водород , который намного дешевле, но в смеси с воздухом крайне взрывоопасен. Небольшая удельная подъёмная сила газа на значительной высоте (вследствие низкой плотности воздуха) повышает требования к весу оболочки баллона. В большинстве случаев баллон оборудуется  клапаном  для стравливания газа, который используется для обеспечения снижения стратостата, а также для уменьшения скорости подъёма во время взлёта.

Полёты на стратостате

Дата полёта+

Стратостат

27.05.1931

Экипаж

FNRS-1 (Бельгия)

18.08.1932

FNRS-1 (Бельгия)

Объём баллона, м³

О. Пикар, П. Кипфер

30.09.1933

Достигнутая высота, м

СССР-1 (СССР)

14 300

О. Пикар, М. Козинс

20.11.1933

14 300

15 785

Время в полёте

Г. А. Прокофьев ,  К. Д. Годунов ,  Э. К. Бирнбаум

Century of Progress (США)

30.01.1934

16 200

25 000

16  ч

28.07.1934

Т. Сеттл, К. Фордни

Осоавиахим-1  (СССР)

11  ч  45  мин

19 000

П. Ф. Федосеенко ,  А. Б. Васенко ,  И. Д. Усыскин

17 000

18.08.1934

Explorer-1 (США)

8  ч  20  мин

25 000

23.10.1934

А. Стивенс, О. Андерсон, У. Кепнер

FNRS-1 (Бельгия)

18 592

22 000

85 000

26.06.1935

—

М. Козинс, Н. ван дер Элст

Century of Progress (США)

СССР-1-бис (СССР)

11.11.1935

Жан и Жанет Пикар

14 300

18 475

7  ч  4  мин

16 000

—

17 000

К. Я. Зилле ,  Ю. Г. Прилуцкий ,  А. Б. Вериго

08.11.1956

Explorer-2 (США)

14  ч

17 672

25 000

02.06.1957

А. Стивенс, О. Андерсон

StratoLab-1 (США)

19.08.1957

Man High-1 (США)

М. Росс, Л. Льюис

16 200

105 000

7  ч  54  мин

08.10.1958

22 066

56 600

2  ч  37  мин

Дж. Киттингер

Man High-2 (США)

8  ч  15  мин

23 165

56 600

16.11.1959

Man High-3 (США)

Д. Симонс

Кл. МакКлюр

29 260

11.12.1959

85 000

6  ч

Excelsior-1 (США)

Дж. Киттингер

Excelsior-2 (США)

16.08.1960

85 000

30 942

6  ч  34  мин

Excelsior-3 (США)

32  ч  10  мин

85 000

29 870

Дж. Киттингер

04.05.1961

12  ч

StratoLab-5 (США)

Дж. Киттингер

01.11.1962

23 300

85 000

13.12.1962

М. Росс, В. Претер

—

СС - Волга (СССР)

22 800

85 000

—

283 000

02.02.1966

П. И. Долгов ,  Е. Н. Андреев

Stargazer (США)

31 333

1  ч  43  мин

01.05.1966

Дж. Киттингер, У. Уайт

StratoJump-2 (США)

34 668

72 900

Н. Пиантанида

—

StratoJump-3 (США)

9  ч  54  мин

28 640

Н. Пиантанида

2  ч  20  мин

141 600

26 200

37 643

18  ч

141 600

—

17 500

—

Вывод

• Мы думаем что воздухоплавание принесло большой вклад в развитие полётов
• И если бы не было воздухоплавания, то не было бы и самолетов, вертолетов.

Ссылки

http://gorod.crimea.edu/librari/vozdux/str_09.htm

http://900igr.net/kartinki/fizika/vozdukhoplavanie.html

http://gorod.crimea.edu/librari/vozdux/str_02.htm

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%80%D0%B8%D0%B6%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%8C

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82