המילים "תעופה" ו"אווירונאוטיקה" עד שנות ה-20. המאה ה -20 היו מילים נרדפות. הכל השתנה בתחילת המאה הקודמת. אווירונאוטיקה החלה להיקרא תנועה בעזרת מכשירים קלים יותר מאוויר, ותעופה - טיסה במטוסים. כלומר, ספינות כבדות יותר מהאוויר. במאמר נשקול בפירוט את ההיסטוריה של האווירונאוטיקה, את הפיזיקה של התהליך.
למה הבלון ממריא
זכור באילו תנאים צף גוף שקוע בנוזל. אם הצפיפות שלו קטנה מצפיפות הנוזל. כך גם לגבי גז, בפרט אוויר. בלון (אירוסטט) ימריא אם יש גז מצית (בהשוואה לאוויר) בתוך המעטפת שלו. הבלון גם "צף" למעלה, למרות שהוא מפריע על ידי כוח הכבידה הפועל על הקליפה.
בואו נרשום את הכוחות הפועלים על הכדור. ראשית, זה כוח המשיכה של הקליפה. השני הוא כוח המשיכה של הגז. גם לגז שבתוך הכדור יש מסה, מה שאומר שהוא מושפע גם מכוח הכבידה. הבה נניח ששני הכוחות הללו יחד לא נמצאיםמסוגל להתגבר על הכוח הארכימדאי, הפועל על הגז מהאוויר. אם כן, הבלון יכול להמריא ולהרים את המטען.
Lift
בואו נשקול את הוראות המפתח של הפיזיקה של אווירונאוטיקה. אם נקשור את הבלון לקרקע, הוא יימשך למעלה, וימשוך את החבל בכוח שנקרא הרמה. כדי לחשב אותו, אתה צריך להחסיר את משקל הגז יחד עם הקליפה מכוח ארכימדס. משקל הוא סכום הכובד של הקליפה וכוח המשיכה של הגז. כוח ארכימדס שווה למכפלת צפיפות האוויר, האצת הנפילה החופשית ונפח הכדור.
כוח ההרמה גדול יותר, ככל שהקליפה קלה יותר. הוא גדול יותר, ככל שנפח הכדור גדול יותר וההבדל בין צפיפות האוויר לצפיפות הגז גדול יותר. לכן, אם ברצונכם להשיג הרמה מקסימלית, יש למלא את הבלון בגז הקל ביותר. זה מימן. עם זאת, יש בעיה אחת: הוא דליק מאוד, במיוחד כשהוא מעורבב עם חמצן. לכן, לרוב בלונים מנפחים בהליום.
Balloon
בלון הוא מכשיר מלא בגז קל. בתמונה נראה בלון אוויר חם המשמש לחקר מזג האוויר. זהו מה שנקרא בדיקה בלון. הוא מלא בהליום, משדר רדיו תלוי מלמטה, מעביר מידע על טמפרטורה, לחץ, לחות אוויר בגבהים שונים. משתמשים בבלונים במטאורולוגיה.
אפשר ליצור כלי רכב אווירונאוטיים שהם גם בטוחים יחסית וגם זולים מאוד, שאינם דורשים מימן ולא הליום.במקום גזים אלה, הקליפה מתמלאת באוויר רגיל, אך חם יותר. בלון כזה הומצא על ידי הצרפתים, האחים מונטגולפייר. האירוע הזה היה נהדר! האיור מציג את הבלון הראשון. אש נדלקה מלמטה, אוויר חם מילא את הקונכייה, והכדור זינק כלפי מעלה. בגובה מסוים הוא הפסיק להתרומם. כדי להמשיך בעלייה, ירד נטל מהמכשיר. אם היה צורך לרדת, הורידו את האש.
Stratostat
בגובה רב מאוד, צפיפות האוויר יורדת. כתוצאה מכך, גם כוח ההרמה יורד. איך אפשר להגדיל אותו? יש צורך להגדיל את הנפח, אז אותם כלי רכב אווירונאוטיים שעולים גבוה מאוד לתוך הסטרטוספירה הם ענקיים. ספינות כאלה נקראות stratostats.
לאחרונה, ספורטאי אקסטרים אחד קבע שיא: הוא טיפס על בלון סטרטוספרי לגובה של 39 ק"מ ובנפילה חופשית עלה על מהירות הקול. זה פליקס באומגרטנר. התמונה מציגה את הסטרטוסטט שבו השתמש. מידותיו כ-100 מ', התואם את גובהו של פסל החירות. המטוס מלא ב-85 אלף מ"ר3 הליום, מה שנקרא גונדולה תלויה מתחת, היכן שהנוסע נמצא.
ספינת אוויר
שקול את הפיזיקה של אווירונאוטיקה. הבלון ובלון הסטרטוספירה נעים לאן שהרוח נושבת. אווירונאוטים מנוסים יודעים שהרוח שונה בגבהים שונים. אז הם מכוונים את גובה הבלון כך שהרוח נושבת לאן שהם רוצים. אם אתה צריך להפליג מנקודה A לנקודה Bללא קשר לרוח, אז יש להתאים מדחף מיוחד למכשיר, כמו במטוס, שיעזור לנוע בכיוון הנכון. מכשיר כזה נקרא ספינת אוויר. ככלל, מדובר במערכות גדולות מאוד. המכשיר מלא בהליום, למטה מחוברת גונדולה ומתחת לתחתיתו ממוקם מדחף. הכבלים התלויים מתחתית ספינת האוויר משמשים לאבטחה לקרקע.
אחת מספינות האוויר המפורסמות בעולם נבנתה על ידי הגרמנים בתחילת שנות ה-30. המאה העשרים, זה נקרא "גננדנבורג". גורלו של מנגנון זה דומה במקצת לגורלה של הטיטאניק. היא הייתה ספינה נוחה בצורה בלתי רגילה. אורכו היה כרבע קילומטר. כ-100 איש הוצבו על הסיפון. ספינת האוויר הונעה על ידי 4 מנועים.
6 במאי 1937, הספינה עברה תאונה. היה צריך למלא אותו אך ורק בהליום, ובאותה תקופה הליום היה זמין רק בארצות הברית. מכיוון שזו הייתה תקופת שלטונו של היטלר, האמריקאים סירבו בתוקף למכור גז לנאצים. ספינת האוויר הייתה מלאה במימן. ננקטו אמצעי זהירות יוצאי דופן כדי למנוע שריפה. במהלך הנחיתה מזג האוויר היה סוער מראש, והיה שדה חשמלי חזק באוויר. ספינת האוויר ביצעה טיסה מגרמניה (פרנקפורט) לניו יורק, מעבר לאוקיינוס האטלנטי. כאשר נשתלו, התעורר ניצוץ, עקב דליפת מימן, ספינת האוויר עלתה באש. מתוך 97 הנוסעים, 35 מתו, ואדם נוסף נהרג על הקרקע.
הצעדים הראשונים של האווירונאוטיקה בארצנו: קצת היסטוריה
על אווירונאוטיקה ברוסיהלמד בתקופתה של קתרין השנייה. השליח שלה בצרפת הכריז על המצאת האחים מונטגולפייר.
התחושה שוכפלה על ידי עיתונים רוסיים, ולאחר מכן פורסם ספר שהסביר את עיקרון הבלון. קרא אותו אוילר, חבר האקדמיה למדעים בסנט פטרבורג. הוא למד את הפיזיקה של אווירונאוטיקה ותכנן את הבלון הראשון. לאחר הטיסה היחידה של המנגנון הזה, קתרין השנייה, בצו שלה, אסרה על אווירונאוטיקה בגלל סכנת שריפה. בגין הפרת הגזרה נקבע קנס בסך 20 רובל.
תחת קתרין השנייה, איש לא הפר את הגזירה, אבל כאשר אלכסנדר הראשון שלט במדינה, הבלון עף שוב. זה קרה במוסקבה, הבלון נשלט על ידי אדם בשם טרזי. הוא קידם כדור פורח כמו קרקס והרוויח מזה הרבה כסף.
בשנת 1803 הוזמנו האווירונאוט המפורסם גרנרין ואשתו לרוסיה. הם הדגימו את יכולות הבלון בפני קהל נדהם, ביניהם היה הקיסר אלכסנדר הראשון.
השימוש במנגנון בענייני מדע וצבא
גרנרין ביצע יותר מטיסת הדגמה אחת לפני שמדענים התעניינו באווירונאוטיקה. האקדמיה למדעים שלחה את אחד מחבריה, זכרוב, לטיסה כדי לבצע תצפיות אטמוספריות. האקדמאי לקח איתו הרבה מכשירי מדידה וריאגנטים. בשל העובדה שהבלון לא היה גדול מדי, כדי לצבור גובה, היה צורך להוריד לא רק את הנטל, אלא גם הרבה מכשירים, מזון ואפילו מעיל.
ב-1812, בחצר הקיסר, היו בטוחים שנפוליאון בכל זאת ייצא למלחמה נגד רוסיה. החלטנו להשתמש במטוס למטרות צבאיות. החלו העבודות על בניית ספינת האוויר. 150 נגרים ונפחים יצרו את הגונדולה, בעוד שתופרות עבדו על הקונכייה. לספינת האוויר היה הגה לשינוי גובה הטיסה, וכן משוטים לתמרון. לגונדולה היה צוהר להטלת מוקשים על האויב. לרוע המזל, המטוס מעולם לא ראה פעולה.
