Aeroplanët që ndërveprojnë me atmosferën ndahen në dy kategori të gjera: më të lehta se ajri dhe më të rëndë se ajri. Kjo ndarje bazohet në parime të ndryshme të fluturimit. Në rastin e parë, për të krijuar një forcë ngritëse, ata përdorin ligjin e Arkimedit, domethënë përdorin parimin aerostatik. Në automjetet që janë më të rënda se ajri, forca ngritëse lind për shkak të ndërveprimit aerodinamik me atmosferën. Ne do të shikojmë kategorinë e parë, avionët më të lehtë se ajri.
Ngjitje në oqeanin e ajrit
Një pajisje që përdor forcën arkimediane - lundruese - për t'u ngritur, quhet tullumbace. Ky është një avion i pajisur me një guaskë të mbushur me ajër të nxehtë ose një gaz që ka një densitet më të ulët se atmosfera përreth.
Dallimi në densitetin e gazit brenda dhe jashtë guaskës shkakton një ndryshim presioni, për shkak të të cilit ekziston një forcë lëvizëse aerostatike. Ky është një shembull i parimit të Arkimedit në veprim.
Tavani ngritës i avionëve më të lehtë se ajri përcaktohet nga vëllimi dhe elasticiteti i guaskës, mënyra e mbushjes dhefaktorët atmosferikë - kryesisht një rënie në densitetin e ajrit me lartësinë. Rekordi për një ngjitje me pilot deri më tani është 41.4 km, pa pilot - 53 km.
Klasifikimi i përgjithshëm
Një balonë është emri i zakonshëm për një klasë të tërë avionësh. Para së gjithash, të gjitha balonat ndahen në të pakontrolluara (balona) dhe të kontrolluara (aeroplanë). Ekzistojnë gjithashtu balona të lidhura që përdoren në zona të ndryshme për detyra të caktuara speciale.
1. Balona. Parimi i fluturimit me balonë nuk nënkupton mundësinë e kontrollit të një avioni në një plan horizontal. Balona nuk ka motor dhe timonë, prandaj piloti i saj nuk mund të zgjedhë shpejtësinë dhe drejtimin e fluturimit të tij. Në top, rregullimi i lartësisë është i mundur me ndihmën e valvulave dhe çakëllit, por përndryshe fluturimi i tij është një lëvizje përgjatë rrymave të ajrit. Sipas llojit të mbushësit, ekzistojnë tre lloje të balonave:
- balona me ajër të nxehtë.
- Charliers me mbushje gazi. Më shpesh, hidrogjeni dhe heliumi janë përdorur (dhe vazhdojnë të përdoren) për këto qëllime, por të dyja kanë të metat e tyre. Hidrogjeni është jashtëzakonisht i ndezshëm dhe formon një përzierje shpërthyese me ajrin. Heliumi është shumë i shtrenjtë.
- Rosieres janë balona që kombinojnë të dy llojet e mbushjeve.
2. Aeroplanët (frëngjisht dirigeable - "i kontrolluar") janë avionë, dizajni i të cilave përfshin një termocentral dhe kontrolle. Nga ana tjetër, aeroplanët klasifikohen sipas shumë kritereve: nga ngurtësiapredhat, sipas llojit të njësisë së fuqisë dhe shtytjes, me metodën e krijimit të një force lëvizëse, e kështu me radhë.
Historia e hershme e aeronautikës
Pajisja e parë e besueshme që doli në ajër me ndihmën e forcës së Arkimedit duhet të konsiderohet ndoshta një fanar kinez. Analet përmendin qeset e letrës që ngrihen nën ndikimin e ajrit të nxehtë nga llamba. Dihet se fenerë të tillë përdoreshin në punët ushtarake si mjet sinjalizimi qysh në shekujt II-III; është e mundur që ata të jenë njohur më parë.
Mendimi teknik perëndimor erdhi në idenë e mundësisë së pajisjeve të tilla deri në fund të shekullit të 17-të, duke kuptuar kotësinë e përpjekjeve për të krijuar pajisje volant muskulore për fluturimin njerëzor. Kështu, jezuiti Francesco Lana projektoi një avion të ngritur me ndihmën e topave metalikë të evakuuar. Megjithatë, niveli teknik i epokës në asnjë mënyrë nuk lejoi që ky projekt të realizohej.
Në vitin 1709, prifti Lorenzo Guzmao i demonstroi oborrit mbretëror portugez një avion, i cili ishte një guaskë e hollë, ajri në të cilin ngrohej nga një mangall i varur nga poshtë. Pajisja arriti të ngrihej disa metra. Fatkeqësisht, asgjë nuk dihet për aktivitetet e mëtejshme të Guzmao.
Fillimi i aeronautikës
Aeroplani i parë më i lehtë se ajri, testi i suksesshëm i të cilit u regjistrua zyrtarisht, ishin vëllezërit me balonë Joseph-Michel dhe Jacques-Etienne Montgolfier. Më 5 qershor 1783, ky balon fluturoi mbi qytetin francez Annone, duke kapërcyer2 km në 10 minuta. Lartësia maksimale e ngritjes ishte rreth 500 metra. Predha e topit ishte kanavacë, e ngjitur me letër nga brenda; tymi nga djegia e leshit të lagur dhe kashtës u përdor si mbushës, për një kohë të gjatë më pas u quajt "gaz i balonës së nxehtë". Avioni, përkatësisht, u emërua "tullumbace me ajër të nxehtë".
Pothuajse njëkohësisht, më 27 gusht 1783, një tullumbace e mbushur me hidrogjen, e projektuar nga Jacques Charles, u ngrit në ajër në Paris. Predha ishte bërë prej mëndafshi të ngopur me një zgjidhje gome në terpentinë. Hidrogjeni u përftua duke ekspozuar tallash hekuri ndaj acidit sulfurik. Një top me diametër 4 metra u mbush për disa ditë, pasi kishte shpenzuar më shumë se 200 kilogramë acid dhe pothuajse gjysmë ton hekur. Charlier i parë u zhduk në retë para 300,000 spektatorëve. Predha e balonës, e cila shpërtheu lart në atmosferë, ra 15 minuta më vonë në fshat afër Parisit, ku u shkatërrua nga vendasit e frikësuar.
Fluturimet e para me njerëz
Paagjerët e parë të aparatit aeronautik që u ngritën më 19 shtator 1783 në Versajë ishin, me shumë mundësi, pa emër. Një gjel, një rosë dhe një dash fluturuan në një kosh me tullumbace për 10 minuta dhe një distancë prej 4 km, pas së cilës ata u ulën në mënyrë të sigurt.
Fluturimi i njerëzve në një balonë me ajër të nxehtë për herë të parë u zhvillua më 21 nëntor të të njëjtit vit përparimi të 1783. Është bërë nga fizikani Jean-Francois Pilatre de Rozier dhe dy nga shokët e tij. Më pas, në nëntor, de Rozier konsolidoi suksesin e tij me entuziastin e balonave Marquis François. Laurent d'Arland. Kështu, u vërtetua se gjendja e fluturimit të lirë është e sigurt për njerëzit (dyshimet ende ekzistonin).
1 dhjetor 1983 (një vit vërtet domethënës për aeronautikën!) Charliere gjithashtu u ngrit, duke mbajtur në bord ekuipazhin, i cili, përveç vetë J. Charles, përfshinte mekanikun N. Robert.
Në vitet në vijim, fluturimet me balona të të dy llojeve u praktikuan shumë gjerësisht, por balonat me gaz kishin ende një avantazh, pasi balonat me ajër të nxehtë konsumonin shumë karburant dhe zhvillonin pak ngritje. Nga ana tjetër, trëndafilat janë topa të një lloji të kombinuar, të cilët rezultuan shumë të rrezikshëm.
Një tullumbace në shërbim
Balonat shumë shpejt filluan t'u shërbejnë jo vetëm qëllimeve argëtuese, por edhe nevojave të shkencës dhe çështjeve ushtarake. Edhe gjatë fluturimit të parë, Charles dhe Robert ishin të angazhuar në matjen e temperaturës dhe presionit të ajrit në lartësi të mëdha. Më pas, vëzhgimet shkencore bëheshin shpesh nga balona. Ato u përdorën për të studiuar atmosferën e Tokës dhe fushën gjeomagnetike, dhe më vonë rrezet kozmike. Balonat përdoren gjerësisht si sonda meteorologjike.
Shërbimi i balonave ushtarake filloi gjatë Revolucionit Francez, kur balonat e lidhura filluan të përdoren për të monitoruar armikun. Më pas, pajisje të tilla u përdorën për zbulimin në lartësi të madhe dhe rregullimin e zjarrit jo vetëm në 19-të, por edhe në gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Gjatë Luftës së Madhe Patriotike, balonat e lidhura me breshëri ishin një elementMbrojtja ajrore e qyteteve të mëdha. Gjatë epokës së Luftës së Ftohtë, balonat në lartësi të mëdha u përdorën nga inteligjenca e NATO-s kundër BRSS. Përveç kësaj, janë zhvilluar sisteme komunikimi me rreze të gjatë për nëndetëset që përdorin balona të lidhura.
Lart e më lart
Një tullumbace stratosfere është një tullumbace e tipit "charlier", e aftë të ngrihet në shtresat e sipërme të rralluara të atmosferës së Tokës - stratosferë, për shkak të veçorive të projektimit. Nëse fluturimi është i drejtuar, një tullumbace e tillë mbushet me helium. Në rastin e një fluturimi pa pilot, ai është i mbushur me hidrogjen më të lirë.
Ideja e përdorimit të një baloni në lartësi të mëdha i përket D. I. Mendeleev dhe u shpreh prej tij në 1875. Siguria e ekuipazhit, sipas shkencëtarit, supozohej të sigurohej nga një gondolë e mbyllur me tullumbace. Sidoqoftë, krijimi i një avioni të tillë kërkon një nivel të lartë teknik, i cili u arrit vetëm në vitin 1930. Kështu, kushtet e fluturimit kërkojnë një rregullim të veçantë të një baloni stratosferik, përdorimin e metaleve dhe lidhjeve të lehta, zhvillimin dhe zbatimin e sistemeve të çlirimit të çakëllit dhe termorregullimin e gondolës, dhe shumë më tepër.
Tulumbacja e parë stratosferike FNRS-1 u krijua nga shkencëtari dhe inxhinieri zviceran Auguste Picard, i cili, së bashku me P. Kipfer, u ngjitën për herë të parë në stratosferë më 27 maj 1931, duke arritur një lartësi prej 15,785 m.
Krijimi i këtyre avionëve u zhvillua veçanërisht në BRSS. Shumë rekorde në fluturimet në stratosferë u vendosën në gjysmën e dytë të viteve 1930 nga aeronautët sovjetikë.
Në vitin 1985, gjatë zbatimit të hapësirës sovjetikeProjekti Vega lëshoi dy balona stratosferike të mbushura me helium në atmosferën e Venusit. Ata punuan në një lartësi prej rreth 55 km për më shumë se 45 orë.
Airani i parë
Përpjekjet për të krijuar një balonë të kontrolluar në fluturim horizontal filluan të bëhen pothuajse menjëherë pas fluturimeve të para të balonave me ajër të nxehtë dhe charliers. J. Meunier propozoi t'i jepte avionit një formë elipsoidale, një guaskë të dyfishtë me një balonetë dhe ta pajiste atë me helikë të drejtuar nga fuqia muskulore. Megjithatë, kjo ide kërkonte përpjekjet e 80 njerëzve…
Për shumë vite, për shkak të mungesës së një njësie të përshtatshme të energjisë për kushtet e fluturimit, një balonë e kontrolluar mbeti vetëm një ëndërr. Ishte e mundur të realizohej vetëm në 1852 nga Henri Giffard, makina e të cilit bëri fluturimin e saj të parë më 24 shtator. Aeroplani i Giffard-it kishte një timon dhe një motor me avull 3 kuaj-fuqi që kthente helikën. Vëllimi i guaskës së mbushur me gaz ishte 2500 m3. Predha e butë e aeroplanit iu nënshtrua kolapsit me ndryshimet në presionin dhe temperaturën atmosferike.
Për një kohë të gjatë pas fluturimit të aeroplanit të parë, inxhinierët u përpoqën të arrinin kombinimin optimal të fuqisë dhe peshës së motorit, për të përmirësuar dizajnin e guaskës dhe gondolës së pajisjes. Në 1884, një motor elektrik u instalua në aeroplan, dhe në 1888, një benzinë. Suksesi i mëtejshëm i industrisë së aeroplanëve u shoqërua me zhvillimin e makinerive me një guaskë të ngurtë.
Suksesi dhe tragjedia e Zeppelins
Përparimi në krijimin e anijeve ajrore lidhet me emrin e kontit Ferdinandvon Zeppelin. Fluturimi i makinës së tij të parë, i ndërtuar në Gjermani në liqenin e Konstancës, u zhvillua më 2 korrik 1900. Pavarësisht nga një avari që rezultoi në një ulje të detyruar në liqen, dizajni i aeroplanëve të ngurtë, pas testimeve të mëtejshme, u konsiderua një sukses. Dizajni i makinës u përmirësua, dhe avioni i Ferdinand von Zeppelin u ble nga ushtria gjermane. Në Luftën e Parë Botërore, zepelinët u përdorën tashmë nga të gjitha fuqitë kryesore.
Gaca e ngurtë e aeroplanit përbëhej nga një kornizë metalike në formë puro e mbuluar me pëlhurë të veshur me qelinë. Cilindrat e gazit të mbushur me hidrogjen u ngjitën brenda kornizës. Avioni ishte i pajisur me timonë të ashpër dhe stabilizues, kishte disa motorë me helikë. Tanket, ndarjet e ngarkesave dhe motorëve, kuvertat e pasagjerëve ishin vendosur në fund të kornizës. Vëllimi i anijes ajrore mund të arrinte 200 m3, gjatësia e bykut ishte e madhe. Për shembull, gjatësia e Hindenburgut famëkeq ishte 245 m. Të ngasësh një makinë kaq të madhe ishte jashtëzakonisht e vështirë.
Gjatë periudhës ndërmjet luftërave botërore, zepelinat u përdorën gjerësisht si mjet transporti, duke përfshirë edhe fluturimet transatlantike. Sidoqoftë, një sërë fatkeqësish, më e famshmja prej të cilave ishte shembja e aeroplanit Hindenburg si rezultat i një zjarri, dhe kostoja e lartë e këtyre makinave nuk luajti në favor të tyre. Por faktori kryesor në reduktimin e industrisë së anijeve ajrore ishte Lufta e Dytë Botërore e ardhshme. Natyra e luftës kërkonte përdorim masivaviacioni me shpejtësi të lartë, dhe në të nuk kishte vend serioz për aeroplanët. Si rezultat, dhe pas luftës, nuk pati asnjë ringjallje të tyre si një mjet i përdorur gjerësisht.
Ballonat dhe moderniteti
Megjithë zhvillimin e aviacionit, aeroplanët dhe balonat nuk u zhdukën në harresë, përkundrazi, nga fundi i shekullit të 20-të, interesi për to u rrit përsëri. Kjo është për shkak të përparimeve në zhvillimin e materialeve të teknologjisë së lartë dhe sistemeve të kontrollit dhe sigurisë kompjuterike, si dhe uljes relative të prodhimit të heliumit. Anijet ajrore mund të rilindin si makina që kryejnë detyra të rëndësishme në disa industri të veçanta, për shembull, në mirëmbajtjen e platformave të naftës ose në transportin e ngarkesave të mëdha në zona të largëta. Ushtria përsëri filloi të shfaqte njëfarë interesi për këta avionë.
Aeroplanët në miniaturë përdoren gjithashtu për aplikacione të ndryshme, të tilla si xhirimet për transmetime televizive.
I mësuar me aeroplanë, helikopterë dhe anije kozmike, publiku është sërish i interesuar për aeronautikën. Festivalet e balonave në vende të ndryshme të botës, përfshirë Rusinë, janë bërë një fenomen i shpeshtë. Falë materialeve të lehta rezistente ndaj nxehtësisë dhe djegësve specialë të mundësuar nga cilindra gazi, balonat me ajër të nxehtë po përjetojnë një rini të dytë. Gjithashtu janë shpikur balonat diellore me ajër të nxehtë, që në përgjithësi nuk kërkojnë djegie karburanti.
Interesimi i madh mes sportistëve dhe spektatorëve shkaktohet nga garat dhe nisjet magjepsëse masive të shumë pajisjeve të mbajtura nëçdo festival balonash. Këto ngjarje kanë qenë prej kohësh një pjesë integrale e industrisë së argëtimit.
Është e vështirë të parashikohet se çfarë sjell e ardhmja për avionët më të lehtë se ajri. Por ne mund të themi me siguri: ata kanë këtë të ardhme.
