Думите "авиация" и "аеронавтика" до 20-те години. 20-ти век бяха синоними. Всичко се промени в началото на миналия век. Аеронавтиката започва да се нарича движение с помощта на устройства, които са по-леки от въздуха, а авиацията - летене на самолети. Тоест кораби, които са по-тежки от въздуха. В статията ще разгледаме подробно историята на аеронавтиката, физиката на процеса.
Защо балонът излита
Припомнете си при какви условия плува тяло, потопено в течност. Ако плътността му е по-малка от плътността на течността. Същото важи и за газа, по-специално въздуха. Балон (аеростат) ще излети, ако в корпуса му има по-лек (в сравнение с въздуха) газ. Балонът също "изплува" нагоре, въпреки че е възпрепятстван от силата на гравитацията, действаща върху черупката.
Нека изброим силите, действащи върху топката. Първо, това е гравитацията на черупката. Втората е гравитацията на газа. Газът вътре в топката също има маса, което означава, че също се влияе от гравитацията. Да предположим, че тези две сили заедно не са вътреспособни да преодолеят архимедовата сила, която действа върху газа от въздуха. Ако е така, тогава балонът може да излети и да вдигне товара.
Повдигане
Нека разгледаме основните положения на физиката на аеронавтиката. Ако завържем балона за земята, той ще се издърпа нагоре, дърпайки въжето със сила, наречена повдигане. За да го изчислите, трябва да извадите теглото на газа заедно с черупката от силата на Архимед. Теглото е сумата от тежестта на черупката и гравитацията на газа. Силата на Архимед е равна на произведението от плътността на въздуха, ускорението на свободното падане и обема на топката.
Поддигащата сила е по-голяма, колкото по-лека е черупката. То е толкова по-голямо, колкото по-голям е обемът на топката и толкова по-голяма е разликата между плътността на въздуха и плътността на газа. Така че, ако искате да получите максимално повдигане, балонът трябва да бъде напълнен с най-лекия газ. Това е водород. Има обаче един проблем: той е много запалим, особено когато се смесва с кислород. Затова най-често балоните се надуват с хелий.
Балон
Балонът е апарат, пълен с лек газ. Снимката показва балон с горещ въздух, използван за изследване на времето. Това е така наречената балонна сонда. Той е пълен с хелий, отдолу е окачен радиопредавател, предаващ информация за температура, налягане, влажност на въздуха на различни височини. Балоните се използват в метеорологията.
Възможно е да се създават авиационни превозни средства, които са едновременно относително безопасни и много евтини, не изискващи нито водород, нито хелий. Вместо тези газове, черупката е пълна с обикновен въздух, но по-горещ. Такъв балон е изобретен от французите, братята Монголфие. Това събитие беше страхотно! Фигурата показва първия балон с горещ въздух. Отдолу се запали огън, горещ въздух изпълни черупката и топката се издигна нагоре. На определена височина той спря да се издига. За да продължи изкачването, от апарата е изпуснат баласт. Ако трябваше да слязат, те намаляваха огъня.
Stratostat
На много голяма надморска височина плътността на въздуха намалява. Следователно, повдигащата сила също намалява. Как може да се увеличи? Необходимо е да се увеличи обемът, така че тези авиационни превозни средства, които се издигат много високо в стратосферата, са огромни. Такива кораби се наричат стратостати.
Наскоро един екстремен атлет постави рекорд: той се изкачи на стратосферен балон на височина от 39 км и при свободно падане надхвърли скоростта на звука. Това е Феликс Баумгартнер. Снимката показва стратостата, който е използвал. Размерите му са около 100 м, което е съизмеримо с височината на Статуята на свободата. Самолетът е пълен с 85 хиляди m33 хелий, така наречената гондола е окачена отдолу, където се намира пътникът.
Въздушен кораб
Помислете за физиката на аеронавтиката. Балонът и стратосферният балон се движат там, където духа вятърът. Опитните аеронавти знаят, че вятърът е различен на различни височини. Така те регулират височината на балона, така че вятърът да духа, където искат. Ако трябва да плавате от точка А до точка Бнезависимо от вятъра, трябва да приспособите специално витло към апарата, като в самолет, което ще ви помогне да се движите в правилната посока. Такова устройство се нарича дирижабъл. По правило това са много големи системи. Устройството е напълнено с хелий, отдолу е прикрепена гондола, а под дъното му е разположено витло. Кабелите, които висят от дъното на дирижабъла, се използват за закрепването му към земята.
Един от най-известните дирижабъли в света е построен от германците в началото на 30-те години. XX век, той се нарича "Генденбург". Съдбата на този апарат е донякъде подобна на съдбата на Титаник. Тя беше необичайно удобен кораб. Дължината му беше около четвърт километър. На борда са били качени около 100 души. Дирижабълът беше задвижван от 4 двигателя.
На 6 май 1937 г. корабът претърпява инцидент. Трябваше да се пълни изключително с хелий, а по това време хелий се предлагаше само в Съединените щати. Тъй като това беше времето на управлението на Хитлер, американците категорично отказаха да продават газ на нацистите. Дирижабълът беше пълен с водород. Взети са извънредни предпазни мерки за избягване на пожар. По време на кацането времето беше предбурено, а във въздуха имаше силно електрическо поле. Дирижабълът извърши полет от Германия (Франкфурт) до Ню Йорк, през Атлантическия океан. Когато той беше засаден, възникна искра, поради изтичане на водород, дирижабълът се запали. От 97 пътници 35 загинаха, а друг човек беше убит на земята.
Първите стъпки на аеронавтиката у нас: малко история
За аеронавтиката в Русиянаучени по времето на Екатерина II. Нейният пратеник във Франция обяви изобретението на братята Монголфие.
Сензацията беше възпроизведена от руски вестници, а по-късно беше публикувана книга, която обяснява принципа на балона. Прочетено е от Ойлер, член на Академията на науките в Санкт Петербург. Той изучава физиката на аеронавтиката и проектира първия балон. След единствения полет на този апарат Екатерина II със свой указ забрани въздухоплавателното средство поради опасност от пожар. За нарушение на указа е предвидена глоба от 20 рубли.
При Екатерина II никой не е нарушил указа, но когато Александър I управлява страната, балонът отново полетя. Това се случи в Москва, балонът беше контролиран от човек на име Терзи. Той популяризира летенето с балон като цирк и спечели много пари от това.
През 1803 г. известният аеронавт Гарнерин и съпругата му са поканени в Русия. Те демонстрираха възможностите на балона пред удивена публика, сред която беше император Александър I.
Използването на апарата в науката и военните дела
Гарнерин направи повече от един демонстрационен полет, преди учените да започнат да се интересуват от аеронавтиката. Академията на науките изпрати един от своите членове, Захаров, на полет, за да направи атмосферни наблюдения. Академикът взе със себе си на борда много измервателни уреди и реактиви. Поради факта, че балонът не беше твърде голям, за да се набере височина, беше необходимо да изпуснете не само баласта, но и много уреди, храна идори фрак.
През 1812 г. в двора на императора те бяха сигурни, че Наполеон все пак ще влезе във война срещу Русия. Решихме да използваме самолета за военни цели. Започна работа по изграждането на дирижабъла. 150 дърводелци и ковачи създават гондолата, докато шивачките работят за създаването на черупката. Дирижабълът имаше кормило за промяна на височината на полета, както и гребла за маневриране. Гондолата имаше люк за пускане на противопехотни мини върху противника. За съжаление, самолетът никога не е участвал в действие.
