Slová „letectvo“a „aeronautika“do 20. rokov. 20. storočie boli synonymá. Všetko sa zmenilo začiatkom minulého storočia. Aeronautika sa začala nazývať pohyb pomocou zariadení, ktoré sú ľahšie ako vzduch, a letectvo - lietanie na lietadlách. Teda lode, ktoré sú ťažšie ako vzduch. V článku sa budeme podrobne zaoberať históriou aeronautiky, fyzikou procesu.
Prečo balón letí
Pripomeňme si, za akých podmienok pláva telo ponorené do kvapaliny. Ak je jeho hustota menšia ako hustota kvapaliny. To isté platí pre plyn, najmä vzduch. Balón (aerostat) vzlietne, ak je v jeho obale ľahší (v porovnaní so vzduchom) plyn. Balón sa tiež "vznáša" hore, hoci mu bráni gravitačná sila pôsobiaca na plášť.
Uveďme zoznam síl pôsobiacich na loptu. Po prvé, je to gravitácia škrupiny. Druhým je gravitácia plynu. Plyn vo vnútri gule má tiež hmotnosť, čo znamená, že je ovplyvnený aj gravitáciou. Predpokladajme, že tieto dve sily spolu nie sú v sebeschopný prekonať Archimedovu silu, ktorá pôsobí na plyn zo vzduchu. Ak áno, balón môže vzlietnuť a zdvihnúť náklad.
Výťah
Pozrime sa na kľúčové ustanovenia fyziky aeronautiky. Ak priviažeme balón k zemi, vytiahne sa a potiahne lano silou nazývanou zdvih. Na jej výpočet musíte od Archimedovej sily odpočítať hmotnosť plynu spolu s plášťom. Hmotnosť je súčet gravitácie plášťa a gravitácie plynu. Archimedova sila sa rovná súčinu hustoty vzduchu, zrýchlenia voľného pádu a objemu lopty.
Zdvíhacia sila je tým väčšia, čím je škrupina ľahšia. Je to tým väčšie, čím väčší je objem gule a tým väčší je rozdiel medzi hustotou vzduchu a hustotou plynu. Ak teda chcete dosiahnuť maximálny zdvih, balón musí byť naplnený najľahším plynom. Toto je vodík. Je tu však jeden problém: je veľmi horľavý, najmä keď je zmiešaný s kyslíkom. Preto sa balóny najčastejšie nafukovajú héliom.
Balloon
Balón je zariadenie, ktoré je naplnené svetelným plynom. Na fotografii je teplovzdušný balón používaný na štúdium počasia. Ide o takzvanú balónovú sondu. Je naplnená héliom, zospodu je zavesený rádiový vysielač, ktorý prenáša informácie o teplote, tlaku, vlhkosti vzduchu v rôznych výškach. Balóny sa používajú v meteorológii.
Je možné vytvoriť letecké dopravné prostriedky, ktoré sú relatívne bezpečné a veľmi lacné a nepotrebujú vodík ani hélium. Namiesto týchto plynov je škrupina naplnená obyčajným vzduchom, ale teplejším. Takýto balón vynašli Francúzi, bratia Montgolfierovci. Táto akcia bola skvelá! Na obrázku je prvý teplovzdušný balón. Zospodu bol zapálený oheň, horúci vzduch naplnil škrupinu a lopta vyletela nahor. V určitej výške prestal stúpať. Aby sa pokračovalo vo výstupe, z prístroja bol vypustený balast. Ak bolo potrebné ísť dolu, stiahli oheň.
Stratostat
Vo veľmi vysokých nadmorských výškach hustota vzduchu klesá. V dôsledku toho sa znižuje aj zdvíhacia sila. Ako sa dá zvýšiť? Je potrebné zvýšiť objem, takže tie letecké dopravné prostriedky, ktoré stúpajú veľmi vysoko do stratosféry, sú obrovské. Takéto lode sa nazývajú stratostaty.
Nedávno dosiahol jeden extrémny športovec rekord: vyšplhal sa na stratosférickom balóne do výšky 39 km a voľným pádom prekonal rýchlosť zvuku. Toto je Felix Baumgartner. Fotografia ukazuje stratostat, ktorý použil. Jeho rozmery sú cca 100 m, čo je úmerné výške Sochy slobody. Lietadlo je naplnené 85 tisíc m33 hélia, pod ním je zavesená takzvaná gondola, kde sa nachádza cestujúci.
Vzducholoď
Zamyslite sa nad fyzikou aeronautiky. Balón a stratosférický balón sa pohybujú tam, kde fúka vietor. Skúsení aeronauti vedia, že vietor je v rôznych výškach rôzny. Nastavia si teda výšku balóna tak, aby vietor fúkal, kam chcú. Ak sa potrebujete plaviť z bodu A do bodu Bbez ohľadu na vietor, potom by mala byť k zariadeniu prispôsobená špeciálna vrtuľa ako v lietadle, ktorá pomôže pohybovať sa správnym smerom. Takéto zariadenie sa nazýva vzducholoď. Spravidla ide o veľmi veľké systémy. Zariadenie je naplnené héliom, dole je pripevnená gondola a pod jeho dnom je umiestnená vrtuľa. Káble, ktoré visia zo spodnej časti vzducholode, sa používajú na jej upevnenie k zemi.
Jednu z najznámejších vzducholodí na svete postavili Nemci začiatkom 30. rokov. XX storočia sa nazývalo „Gendenburg“. Osud tohto aparátu je trochu podobný osudu Titanicu. Bola to nezvyčajne pohodlná loď. Jeho dĺžka bola asi štvrť kilometra. Na palubu bolo umiestnených asi 100 ľudí. Vzducholoď bola poháňaná 4 motormi.
6. mája 1937 loď utrpela nehodu. Musel byť naplnený výlučne héliom a hélium bolo v tom čase dostupné iba v Spojených štátoch. Keďže to bola doba Hitlerovej vlády, Američania kategoricky odmietli predávať plyn nacistom. Vzducholoď bola naplnená vodíkom. Boli prijaté mimoriadne opatrenia, aby nedošlo k požiaru. Počas pristávania bolo predbúrkové počasie a vo vzduchu bolo silné elektrické pole. Vzducholoď uskutočnila let z Nemecka (Frankfurtu) do New Yorku cez Atlantický oceán. Keď bol zasadený, vzbĺkla iskra, v dôsledku úniku vodíka vzducholoď začala horieť. Z 97 cestujúcich zomrelo 35 a ďalšia osoba bola zabitá na zemi.
Prvé kroky aeronautiky v našej krajine: trochu histórie
O aeronautike v Ruskunaučil za čias Kataríny II. Jej vyslanec vo Francúzsku oznámil vynález bratov Montgolfierovcov.
Senzáciu zopakovali ruské noviny a neskôr vyšla kniha, ktorá vysvetlila princíp balóna. Prečítal ju Euler, člen Akadémie vied v Petrohrade. Študoval fyziku letectva a navrhol prvý balón. Po jedinom lete tohto prístroja Catherine II svojím dekrétom zakázala letectvo kvôli riziku požiaru. Za porušenie vyhlášky bola uložená pokuta 20 rubľov.
Za Kataríny II nikto neporušil dekrét, no keď krajine vládol Alexander I., balón opäť letel. Stalo sa tak v Moskve, balón ovládal muž menom Terzi. Propagoval balónové lietanie ako cirkus a zarobil na ňom veľa peňazí.
V roku 1803 bol známy letec Garnerin a jeho manželka pozvaní do Ruska. Schopnosti balóna predviedli užasnutému publiku, medzi ktorými bol aj cisár Alexander I.
Používanie prístroja vo vede a vo vojenských záležitostiach
Garnerin vykonal viac ako jeden demonštračný let, kým sa vedci začali zaujímať o letectvo. Akadémia vied vyslala jedného zo svojich členov, Zacharova, na let, aby vykonal pozorovania atmosféry. Akademik vzal so sebou na palubu množstvo meracích prístrojov a činidiel. Vzhľadom na to, že balón nebol príliš veľký, na nabratie výšky bolo potrebné zhodiť nielen balast, ale aj mnohé spotrebiče, potraviny adokonca aj frak.
V roku 1812 si na cisárskom dvore boli istí, že Napoleon predsa len pôjde do vojny proti Rusku. Lietadlo sme sa rozhodli použiť na vojenské účely. Začali sa práce na konštrukcii vzducholode. 150 tesárov a kováčov vytvorilo gondolu, zatiaľ čo krajčírky pracovali na škrupine. Vzducholoď mala kormidlo na zmenu výšky letu, ako aj veslá na manévrovanie. Gondola mala poklop na zhadzovanie pozemných mín na nepriateľa. Bohužiaľ, lietadlo nikdy nezasiahlo.
