Реферат: Воздухоплавание (аэронавтика)
Реферат: Воздухоплавание (аэронавтика)
Реферат
Воздухоплавание
Выполнил
Маслов
Дмитрий
Воздухоплавание (аэронавтика) —
управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах
легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты
тяжелее воздуха).
До начала 20-х годов XX века термин «воздухоплавание» обозначал
передвижение по воздуху вообще.
Во многих языках, в частности в английском и французском, словом
«аэронавтика» называют процесс освоения воздушного пространства при помощи
летательных аппаратов всех типов. Иногда в этом же значении слово «аэронавтика»
используется и в русском языке.
Виды воздухоплавательных средств
Что
такое воздухоплавание? Это полеты на летательных аппаратах «легче воздуха».
Аэростаты поднимаются в воздух, согласно закону Архимеда: они взлетают
благодаря подъемной силе используемого газа, плотность которого меньше
плотности атмосферного воздуха. Чаще всего в современном воздухоплавании
используют теплый воздух и гелий.
Все
воздухоплавательные средства можно разделить на две группы: воздушные шары и
дирижабли. Воздушные шары бывают трех основных видов: газовыми, тепловыми (они
же термальные) и комбинированными. Самые первые воздушные шары были тепловыми.
Горячий воздух в шар загонялся с помощью жаровен. Подобные летательные средства
часто называют монгольфьерами, по фамилии французских изобретателей братьев
Монгольфье. Современный облик тепловые аэростаты приобрели после
усовершенствований американского инженера Пола Эдварда Йоста. В 1960 году он
спроектировал компактную, но мощную горелку, работающую на пропане. Кроме того,
ученый предложил изготавливать оболочку воздушных шаров из легкого, но прочного
материала – нейлона. Новинки, предложенные американцем, пришлись по душе
воздухоплавателям. И в настоящее время тепловые аэростаты – это самые
распространенные воздухоплавательные аппараты в мире.
В
современном воздухоплавании также используются и газовые аэростаты. Их часто
именуют шарльерами в честь их изобретателя – профессора Жака Александра Шарля.
Раньше в качестве газа использовался аммиак, водород и даже каменноугольный
газ, теперь шары заправляют в основном гелием. Этим же газом частично
заправляют и комбинированные аэростаты, или розьеры (по имени первого пилота
Пилатра де Розье). Они представляют собой связку нескольких шаров, наполненных
разными газами.
Главный
недостаток воздушный шаров – их неспособность летать горизонтально без помощи
воздушных потоков. Аэростаты могут без труда подниматься и опускаться, для
этого воздухоплаватели сбрасывают балласт, выпускают лишний газ/воздух из шара,
изменяют температуру газа/воздуха в шаре. Однако пролететь из одного города в
другой при отсутствии ветра воздушные шары не могут. Эту проблему пытались
решить еще инженеры XIX века. Результатом их трудов стало появление дирижаблей
– управляемых аэростатов (по-французски dirigeable
– управляемый). Поначалу это были простые воздушные шары, к корзинам которых
крепились винтовые двигатели. В отличие от воздушных шаров, дирижаблями легко
управлять, они могут перевозить большее количество людей, а также летать на
дальние расстояния. Современные дирижабли развивают скорость до 100-135 км/ч.
Дирижабли,
как и воздушные шары, бывают газовыми (гелиевыми и водородными) и тепловыми. К
газовым управляемым аэростатам принадлежали знаменитые «цепеллины», которые
выпускали в Германии с начала XX века. Тепловой дирижабль был сконструирован
позднее – в 1973 году британским изобретателем Дональдом Камероном.
Кроме
деления на тепловые и газовые воздухоплаватели классифицируют дирижабли и по их
конструкции. Так, бывают аэростаты мягкой, полужесткой и жесткой систем.
Дирижабль мягкой системы уступает своему полужесткому коллеге в размерах, у
него отсутствуют металлические конструкции, предотвращающие деформацию
оболочки. Дирижабль жесткой системы состоит из крепкого каркаса, внутрь
которого помещают мешки с газом, и оболочки.
История мирового воздухоплавания
Если
космическая эра начиналась с Белки и Стрелки, то эпоха воздухоплавания – с
утки, петуха и овцы. В сентябре 1783 года в пригороде Парижа Версале братья
Жозеф и Этьен Монгольфье подняли трех животных в небо на огромном голубом
воздушном шаре. Изобретение братьев представляло собой полотняную оболочку,
оклеенную бумагой, и прикрепленную к ней корзину. Заполненный горячим воздухом
шар в присутствии короля Франции Людовика XVI успешно поднялся на высоту 500 метров и пролетел за восемь минут около двух километров. Спустя полгода первое путешествие на
воздушном шаре совершили и люди. Ими стали французы Жан-Франсуа Пилатр де Розье
и маркиз дАрланд. Долгое время достойную конкуренцию французским инженерам не
могли составить ученые остального мира. Французские леди стали первыми
женщинами, поднявшимися в небо на воздушном шаре. А изобретатель из Парижа
Андре-Жак Гарнерен стал первым человеком, совершившим прыжок с парашютом с
аэростата. Это произошло в 1797 году.
Первые
полеты на воздушных шарах носили развлекательный характер, но вскоре аэростаты
стали применять с научными (для изучения атмосферы, географических исследований
и др.) и военными целями. В феврале 1805 года участники русской кругосветной
экспедиции под командованием адмирала Ивана Крузенштерна, находясь в японском
городе Нагасаки, впервые использовали воздушный шар для наблюдения воздушных
течений. В 1849 году во время борьбы Италии за независимость австрийские войска
сбрасывали на Венецию с помощью аэростатов зажигательные и разрывные бомбы. Во
время франко-прусской войны 1871 года посредством аэростатов была налажена
связь окруженного немцами Парижа с остальной Францией. За четыре месяца на
аэростатах переправили 3 млн. писем и депеш общим весом почти 17 тонн, а также
150 пассажиров.
До
середины XIX века большинство аэростатов были неуправляемыми. Поднявшись в
воздух, они просто дрейфовали по ветру. Когда горячий воздух остывал, агрегат
терял высоту. Чтобы улучшить маневренность и управляемость аэростатов, инженеры
стали прикреплять к ним воздушные винты. В сентябре 1852 года французский
изобретатель Анри Жиффар совершил первый управляемый полет на шаре с паровым
двигателем, развив скорость в 11 км/ч. Позже такие летательные аппараты стали
называть дирижаблями.
Самыми
известными дирижаблями в истории стали летательные аппараты, выпускаемые
немецкой компанией графа Фердинанда фон Цеппелина. Управляемый аэростат
Цеппелина совершил свой первый полет в 1900 году в Германии. В отличие от других
летательных аппаратов того времени немецкий дирижабль имел жесткую систему в
виде металлического каркаса, в который помещался газ в мешках из
газонепроницаемой материи. Дирижабли Цеппелина использовались как в военных,
так и в гражданских целях. За пять лет, с 1909 по 1914 гг., они совершили 15000
полетов и перевезли 35 тысяч человек без единой аварии. Вторая молодость
«цеппелинов» пришлась на 1920-е годы, но стремительное развитие самолетов не
могло не повлиять на уменьшение популярности дирижаблей.
Дирижабли
использовались не только для транспортировки, но и в спортивных, научных и
рекламных целях. В мае 1926 года дирижабль «Норвегия» достиг Северного полюса,
а спустя пять лет швейцарцы Огюст Пикар и Пауль Кипфер на стратостате поднялись
на высоту 15780 м, пробыли в воздухе 16 часов. В 1930-х годах в воздухоплавании
особенно преуспели советские инженеры. Они один за другим ставили рекорды в
продолжительности, дальности и высоте полетов. По состоянию на начало 1941 года
из 24 официально зарегистрированных Международной Авиационной Федерацией
мировых рекордов 17 принадлежали советским воздухоплавателям!
Возрождение
дирижаблей пришлось на 1970-е годы и было связано с изобретением теплового
дирижабля англичанином Дональдом Камероном. Инженер представил свое изобретение
публике в январе 1973 года. Новинка быстро стала популярной. Главное
преимущество теплового дирижабля состояло в том, что его изготовление стоило
намного меньше, чем производство летательных аппаратов на гелии и других газах.
Кроме того, заполняемый горячим воздухом дирижабль можно было быстро
подготовить к полету и транспортировке. Уже в августе 1988 года в Люксембурге
состоялся первый Чемпионат мира и в дисциплине «Тепловые дирижабли».
Воздухоплавание в России
История
российского воздухоплавания началась 30 июля 1803 года. В этот день французский
воздухоплаватель-изобретатель Андре-Жак Гарнерен, приехавший в Россию со своим
воздушным шаром, предложил взять с собой в полет пассажира за 2000 рублей. Счастливчиком
оказался престарелый генерал от инфантерии Сергей Лаврентьевич Львов. Одни
историки считают, что император Александр I и его генералитет решили тайно
выяснить возможность использования аэростатов в военных целях и дали
соответствующее поручение Львову. По мнению других исследователей, военный
часто жаловался Александру I, что ему не хватает в жизни острый ощущений. В
ответ император предложил подчиненному слетать на воздушном шаре. Львов не мог
не послушать главу государства. Так или иначе, в шесть часов вечера воздушный
шар с Гарнереном и Львовым поднялся в петербургское небо с плаца кадетского
корпуса (ныне на этом месте разбит Румянцевский сад) на Васильевском острове.
Аэростат полетел в сторону Финского залива, постепенно набирая высоту в 2,5 км. Вскоре ветер неожиданно переменился, и Жак Гарнерен решил опустить шар на землю в районе
Красного Села. Так Сергей Львов стал первым россиянином, поднявшимся в небо на
воздушном шаре.
Спустя
десять месяцев в небо поднялась первая русская женщина. Ей стала дочь
пензенского помещика Александра Турчанинова. Однако в отличие от Львова, она
вместе с женой Гарнерена наслаждалась на высоте двух километров не чудесным
видом Петербурга, а красивой панорамой Москвы. Благодаря рекламным полетам,
проводимым французом, воздухоплавание быстро стало популярным в России. Причем
воздушные шары использовались не только в развлекательных, но и военных, а
также научных целях. В июне 1804 года химик Яков Дмитриевич Захаров вместе с
бельгийским физиком Этьен-Гаспаром Робертсоном поднялись на аэростате, чтобы
исследовать атмосферу.
Страницы: 1, 2, 3 |