A légkörrel kölcsönhatásba lépő repülőgépek két nagy kategóriába sorolhatók: a levegőnél könnyebbek és a levegőnél nehezebbek. Ez a felosztás különböző repülési elveken alapul. Az első esetben az emelőerő létrehozásához Archimedes törvényét, vagyis az aerosztatikus elvet alkalmazzák. A levegőnél nehezebb járművekben az emelőerő a légkörrel való aerodinamikai kölcsönhatás következtében keletkezik. Megnézzük az első kategóriát, a levegőnél könnyebb repülőgépeket.
Emelkedés a levegő óceánjában
Léggömbnek nevezzük azt az eszközt, amely arkhimédeszi – felhajtó – erőt használ az emeléshez. Ez egy olyan repülőgép, amely forró levegővel vagy gázzal töltött héjjal van felszerelve, amelynek sűrűsége kisebb, mint a környező légkör.
A héjon belüli és kívüli gáz sűrűségkülönbsége nyomáskülönbséget okoz, aminek következtében aerosztatikus felhajtóerő lép fel. Ez egy példa Arkhimédész elvének működésében.
A levegőnél könnyebb repülőgépek emelőmennyezetét a héj térfogata és rugalmassága, a töltés módja éslégköri tényezők - elsősorban a levegő sűrűségének csökkenése a magassággal. Az eddigi emberes emelkedés rekordja 41,4 km, pilóta nélküli - 53 km.
Általános besorolás
A léggömb a repülőgépek egész osztályának általános elnevezése. Mindenekelőtt az összes léggömb irányítatlan (léggömbök) és irányított (léghajók) részekre oszlik. Különböző területeken, bizonyos speciális feladatokhoz is vannak lekötött léggömbök.
1. Léggömbök. A ballonrepülés elve nem jelenti azt a lehetőséget, hogy a repülőgépet vízszintes síkban irányítsák. A ballonnak nincs motorja és kormánya, ezért a pilótája nem tudja megválasztani a repülés sebességét és irányát. A labdán a magasságszabályozás szelepek és ballaszt segítségével lehetséges, de egyébként a repülése légáramlatok mentén történő sodródás. A töltőanyag típusa szerint háromféle léggömb létezik:
- Hőlégballonok.
- Charliers gáztöltéssel. Leggyakrabban hidrogént és héliumot használtak (és továbbra is használják) erre a célra, de mindkettőnek megvannak a maga hátrányai. A hidrogén rendkívül gyúlékony, és a levegővel robbanásveszélyes keveréket képez. A hélium túl drága.
- Rosieres léggömbök, amelyek mindkét típusú tölteléket kombinálják.
2. A léghajók (franciául dirigeable - "vezérelt") olyan repülőgépek, amelyek kialakítása magában foglalja az erőművet és a vezérlőket. A léghajókat viszont számos kritérium szerint osztályozzák: merevség szerintkagylók, az erőegység és a meghajtás típusa, a felhajtóerő létrehozásának módja és így tovább.
A repülés korai története
A legelső megbízható eszköz, amely az arkhimédeszi erő segítségével a levegőbe emelkedett, valószínűleg kínai lámpásnak tekinthető. Az évkönyvek a lámpa forró levegő hatására felemelkedő papírzacskókat említenek. Ismeretes, hogy az ilyen lámpásokat már a 2-3. században használták a katonai ügyekben jelzőeszközként; lehetséges, hogy korábban is ismerték őket.
A nyugati műszaki gondolatok a 17. század végére jutottak el az ilyen eszközök lehetőségének ötletéhez, felismerve az emberi repüléshez szükséges izmos lendkerekes eszközök létrehozására irányuló kísérletek hiábavalóságát. Így a jezsuita Francesco Lana tervezett egy repülőgépet, amelyet evakuált fémgolyók segítségével emeltek fel. A korszak technikai színvonala azonban semmiképpen sem tette lehetővé ennek a projektnek a megvalósítását.
1709-ben Lorenzo Guzmao pap a portugál királyi udvarnak egy vékony héjú repülőgépet mutatott be, amelyben a levegőt egy alulról felfüggesztett tűzhely melegítette fel. A készüléknek sikerült több métert emelkednie. Sajnos Guzmao további tevékenységéről semmit sem tudunk.
A repülés kezdete
Az első levegőnél könnyebb repülőgép, amelynek sikeres tesztjét hivatalosan is rögzítették, Joseph-Michel és Jacques-Etienne Montgolfier ballontestvérek voltak. 1783. június 5-én ez a léggömb a francia Annone városa felett repült, legyőzve2 km 10 perc alatt. A maximális emelési magasság körülbelül 500 méter volt. A labda héja vászon volt, belülről papírral ragasztották; A nedves gyapjú és szalma égéséből származó füstöt töltőanyagként használták, ezt követően sokáig "hőlégballon gáznak" nevezték. A repülőgépet "hőlégballonnak" nevezték el.
Szinte ezzel egy időben, 1783. augusztus 27-én, Párizsban emelkedett a levegőbe egy Jacques Charles által tervezett hidrogénnel töltött léggömb. A héj terpentinben készült gumioldattal impregnált selyemből készült. A hidrogént úgy nyerték, hogy a vasreszeléket kénsavval kezelték. Egy 4 méter átmérőjű labdát több napon keresztül töltöttek, több mint 200 kilogramm savat és csaknem fél tonna vasat elhasználva. Az első charlier 300 000 néző előtt tűnt el a felhők között. A léggömb magasan felrobbant héja 15 perccel később a Párizs melletti vidéken zuhant le, ahol az ijedt helyiek megsemmisítették.
Első emberes repülések
Az 1783. szeptember 19-én Versailles-ban felszálló repüléstechnikai berendezés első utasai nagy valószínűséggel névtelenek voltak. Egy kakas, egy kacsa és egy kos 10 percig repült egy hőlégballon kosárban, 4 km-es hatótávolságon keresztül, majd biztonságosan landoltak.
Az emberek hőlégballonos repülése először ugyanebben az 1783-as áttörési évben, november 21-én történt. Jean-Francois Pilatre de Rozier fizikus és két bajtársa készítette. Aztán novemberben de Rozier megszilárdította sikerét a ballonozásrajongó François márkival. Laurent d'Arland. Így bebizonyosodott, hogy a szabad repülés állapota biztonságos az emberek számára (a kétségek továbbra is fennálltak).
1983. december 1. (igazán jelentős év a repülés számára!) Charliere is felszállt, és magával vitte a legénységet, amelyben magán J. Charleson kívül N. Robert szerelő is volt.
A következő években mindkét típusú ballonos repülést nagyon széles körben gyakorolták, de a gázballonoknak még mindig volt némi előnyük, mivel a hőlégballonok sok üzemanyagot fogyasztottak és kis emelőerőt fejlesztettek. A Rosiers viszont kombinált típusú labdák, amelyek túl veszélyesnek bizonyultak.
Léggömb szolgálatban
A léggömbök hamarosan nemcsak szórakoztató célokat szolgáltak, hanem a tudomány és a katonai ügyek igényeit is. Charles és Robert már az első repülés során a levegő hőmérsékletének és nyomásának mérésével foglalkozott nagy magasságban. Ezt követően gyakran végeztek tudományos megfigyeléseket léggömbökből. A Föld légkörének és geomágneses mezejének, majd később kozmikus sugarainak tanulmányozására használták őket. A léggömböket széles körben használják meteorológiai szondákként.
A katonai léggömbszolgálat a francia forradalom idején kezdődött, amikor a lekötött léggömböket elkezdték használni az ellenség megfigyelésére. Ezt követően nemcsak a 19., hanem a 20. század első felében is nagy magassági felderítésre és tűzbeállításra használták az ilyen eszközöket. A Nagy Honvédő Háború idején a lekötött léggömbök fontos szerepet játszottakNagyvárosok légvédelme. A hidegháború idején a NATO hírszerzése magas léggömböket használt a Szovjetunió ellen. Ezen kívül nagy hatótávolságú kommunikációs rendszereket fejlesztettek ki a tengeralattjárók számára lekötött léggömbökkel.
Egyre magasabbra
A sztratoszféra ballon egy "charlier" típusú léggömb, amely a tervezési jellemzők miatt képes felemelkedni a Föld légkörének felső ritkított rétegeibe - a sztratoszférába. Ha a repülés emberes, akkor egy ilyen léggömb héliummal van megtöltve. Pilóta nélküli repülés esetén olcsóbb hidrogénnel töltik fel.
A léggömb nagy magasságban való használatának ötlete D. I. Mengyelejevhez tartozik, és 1875-ben fogalmazta meg. A legénység biztonságát a tudós szerint egy lezárt ballon gondolának kellett volna biztosítania. Egy ilyen repülőgép létrehozása azonban magas műszaki színvonalat igényel, amelyet csak 1930-ra sikerült elérni. Így a repülési körülmények megkövetelik a sztratoszférikus léggömb speciális elrendezését, könnyűfémek és ötvözetek alkalmazását, ballasztoldó rendszerek és gondola hőszabályozás kifejlesztését és megvalósítását és még sok minden mást.
Az első FNRS-1 sztratoszférikus ballont Auguste Picard svájci tudós és mérnök alkotta meg, aki P. Kipferrel együtt 1931. május 27-én szállt fel először a sztratoszférába, és 15 785 m magasságot ért el.
Ezek a repülőgépek létrehozását különösen a Szovjetunióban fejlesztették ki. Az 1930-as évek második felében szovjet repülők számos rekordot állítottak fel a sztratoszférába történő repülések terén.
1985-ben, a szovjet tér megvalósítása soránA Vega projekt két héliummal töltött sztratoszférikus léggömböt indított el a Vénusz légkörében. Körülbelül 55 km-es magasságban dolgoztak több mint 45 órán keresztül.
Első léghajó
A vízszintes repüléssel vezérelt ballon létrehozására irányuló kísérletek szinte azonnal megkezdődtek a hőlégballonok és léggömbök első repülése után. J. Meunier azt javasolta, hogy a repülőgépnek ellipszoid formát adjanak, kettős héjat ballonettel, és szereljék fel izomerővel hajtott légcsavarokkal. Ehhez az ötlethez azonban 80 ember erőfeszítésére volt szükség…
A repülési körülményeknek megfelelő tápegység hiánya miatt hosszú éveken át az irányított ballon csak álom maradt. Ezt csak 1852-ben tudta végrehajtani Henri Giffard, akinek autója szeptember 24-én hajtotta végre első repülését. Giffard léghajójában volt egy kormánylapát és egy 3 lóerős gőzgép, ami forgatta a légcsavart. A gázzal töltött héj térfogata 2500 m3 volt. A léghajó puha héja összeomlott a légköri nyomás és a hőmérséklet változásai miatt.
Az első léghajó repülése után hosszú ideig a mérnökök igyekeztek elérni a motorteljesítmény és a tömeg optimális kombinációját, hogy javítsák a készülék héjának és gondolájának kialakítását. 1884-ben elektromos, 1888-ban benzinmotort szereltek a léghajóra. A léghajóipar további sikere a merev héjú gépek fejlesztésével járt.
A Zeppelinek sikere és tragédiája
A léghajók létrehozásában az áttörést Ferdinánd gróf nevéhez kötikvon Zeppelin. Első, Németországban, a Bodeni-tavon épített gépének repülése 1900. július 2-án történt. A tóra kényszerleszállást eredményező meghibásodás ellenére a merev léghajók tervezése a további tesztelések után sikeresnek számított. A gép kialakítását továbbfejlesztették, és a német hadsereg megvásárolta Ferdinand von Zeppelin léghajóját. Az első világháborúban a zeppelineket már az összes vezető hatalom használta.
A léghajó merev héja egy szivar alakú fémvázból állt, amelyet cellonbevonatú szövet borított. A keret belsejébe hidrogénnel töltött gázpalackok kerültek. A repülőgép farkormányokkal és stabilizátorokkal volt felszerelve, több légcsavaros hajtóműve volt. Tartályok, rakomány- és motorterek, utasfedélzetek a keret alján helyezkedtek el. A léghajó térfogata elérheti a 200 m3, a hajótest hossza óriási volt. Például a hírhedt Hindenburg hossza 245 m volt. Egy ilyen hatalmas gépet rendkívül nehéz volt vezetni.
A világháborúk közötti időszakban a zeppelineket széles körben használták közlekedési eszközként, többek között a transzatlanti repüléseken is. Azonban számos katasztrófa, amelyek közül a leghíresebb a Hindenburg léghajó összeomlása volt egy tűz következtében, és ezeknek a gépeknek a magas költsége nem kedvezett nekik. De a léghajóipar megnyirbálásának fő tényezője a közelgő második világháború volt. A hadviselés természete hatalmas igénybevételt igényeltnagysebességű repülés, és nem volt benne komoly hely léghajóknak. Ennek eredményeként és a háború után sem újjáéledtek széles körben használt járműként.
Léggömbök és modernitás
A légi közlekedés fejlődése ellenére a léghajók és a léggömbök nem tűntek a feledés homályába, éppen ellenkezőleg, a 20. század végére ismét megnőtt irántuk az érdeklődés. Ennek oka a csúcstechnológiás anyagok és a számítógépes vezérlő- és biztonsági rendszerek fejlesztésében elért előrelépés, valamint a héliumtermelés viszonylagos olcsóbbodása. A léghajók könnyen újjászülethetnek olyan gépekként, amelyek fontos feladatokat látnak el bizonyos speciális iparágakban, például olajfúró-platformok karbantartásában vagy távoli területeken terjedelmes rakományok szállításában. A katonaság ismét érdeklődést mutatott ezek iránt a repülőgépek iránt.
A miniatűr léghajókat különféle alkalmazásokhoz is használják, például televíziós adások filmezéséhez.
A repülőgépekhez, helikopterekhez és űrhajókhoz szokott közvélemény ismét érdeklődik a repülés iránt. A léggömbfesztiválok a világ különböző országaiban, köztük Oroszországban is gyakori jelenséggé váltak. A hőálló könnyű anyagoknak és a speciális gázpalackos égőknek köszönhetően a hőlégballonok második fiatalságát élik. Feltalálták a napelemes hőlégballonokat is, amelyek általában nem igényelnek tüzelőanyag elégetését.
A sportolók és a nézők körében nagy érdeklődést váltanak ki a versenyek és számos eszköz elbűvölő tömegrajtja.minden léggömbfesztiválon. Ezek az események régóta a szórakoztatóipar szerves részét képezik.
Nehéz megjósolni, mit hoz a jövő a levegőnél könnyebb repülőgépek számára. De bátran kijelenthetjük: ez a jövőjük van.
