Besedi "letalstvo" in "aeronavtika" do 20. let prejšnjega stoletja. 20. stoletje so bili sinonimi. Vse se je spremenilo na začetku prejšnjega stoletja. Aeronavtiko so začeli imenovati gibanje s pomočjo naprav, ki so lažje od zraka, in letalstvo - letenje na letalih. Se pravi, ladje, ki so težje od zraka. V članku bomo podrobno obravnavali zgodovino aeronavtike, fiziko procesa.
Zakaj balon vzleti
Spomni, pod kakšnimi pogoji plava telo, potopljeno v tekočino. Če je njegova gostota manjša od gostote tekočine. Enako velja za plin, zlasti za zrak. Balon (aerostat) bo vzletel, če je znotraj njegove lupine lažji (v primerjavi z zrakom) plin. Balon tudi "plava" navzgor, čeprav ga ovira sila gravitacije, ki deluje na školjko.
Naštejmo sile, ki delujejo na žogico. Prvič, to je gravitacija lupine. Druga je gravitacija plina. Plin v krogli ima tudi maso, kar pomeni, da nanj vpliva tudi gravitacija. Predpostavimo, da ti dve sili skupaj nista notrisposoben premagati Arhimedovo silo, ki deluje na plin iz zraka. Če je tako, potem lahko balon vzleti in dvigne tovor.
dvigalo
Premislimo o ključnih določilih fizike aeronavtike. Če balon privežemo na tla, se bo potegnil navzgor in potegnil vrv s silo, imenovano dvig. Če ga želite izračunati, morate od Arhimedove sile odšteti težo plina skupaj z lupino. Teža je vsota teže lupine in teže plina. Arhimedova sila je enaka zmnožku gostote zraka, pospeška prostega pada in prostornine kroglice.
Dvižna sila je večja, lažja je lupina. Večja je, večja je prostornina kroglice in večja je razlika med gostoto zraka in gostoto plina. Torej, če želite doseči največji dvig, mora biti balon napolnjen z najlažjim plinom. To je vodik. Vendar pa obstaja ena težava: zelo je vnetljiva, še posebej, če je pomešana s kisikom. Zato balone največkrat napihnemo s helijem.
Balon
Balon je naprava, ki je napolnjena s lahkim plinom. Fotografija prikazuje balon na vroč zrak, ki se uporablja za preučevanje vremena. To je tako imenovana balon-sonda. Napolnjen je s helijem, od spodaj je obešen radijski oddajnik, ki prenaša informacije o temperaturi, tlaku, vlažnosti zraka na različnih višinah. Baloni se uporabljajo v meteorologiji.
Možno je ustvariti letalska vozila, ki so relativno varna in zelo poceni in ne potrebujejo niti vodika niti helija. Namesto teh plinov je lupina napolnjena z navadnim zrakom, vendar bolj vročim. Takšen balon so izumili Francozi, brata Montgolfier. Ta dogodek je bil super! Slika prikazuje prvi balon na vroč zrak. Od spodaj je prižgal ogenj, vroč zrak je napolnil školjko in žoga se je dvignila navzgor. Na določeni višini se je nehal dvigovati. Za nadaljevanje vzpona so z aparata spustili balast. Če je bilo treba dol, so znižali ogenj.
Stratostat
Na zelo velikih nadmorskih višinah se gostota zraka zmanjša. Posledično se zmanjša tudi dvižna sila. Kako se lahko poveča? Treba je povečati glasnost, zato je tistih letalskih vozil, ki se dvigajo zelo visoko v stratosfero, ogromno. Takšne ladje se imenujejo stratostati.
Pred kratkim je en ekstremni športnik postavil rekord: povzpel se je na stratosferski balon na višino 39 km in v prostem padu presegel hitrost zvoka. To je Felix Baumgartner. Fotografija prikazuje stratostat, ki ga je uporabljal. Njegove dimenzije so približno 100 m, kar je sorazmerno z višino Kipa svobode. Letalo je napolnjeno s 85 tisoč m33 helija, spodaj, kjer se nahaja potnik, je obešena tako imenovana gondola.
zračna ladja
Razmislite o fiziki aeronavtike. Balon in balon stratosfere se premikata tam, kjer piha veter. Izkušeni aeronavti vedo, da je veter na različnih višinah drugačen. Tako prilagodijo višino balona tako, da veter piha, kamor želijo. Če morate pluti od točke A do točke Bne glede na veter, potem je treba aparatu prilagoditi poseben propeler, kot pri letalu, ki bo pomagal premikati v pravo smer. Takšna naprava se imenuje zračna ladja. Praviloma so to zelo veliki sistemi. Naprava je napolnjena s helijem, spodaj je pritrjena gondola, pod njenim dnom pa je propeler. Kabli, ki visijo z dna zračne ladje, se uporabljajo za pritrditev na tla.
Eno najbolj znanih zračnih ladij na svetu so zgradili Nemci v zgodnjih 30. letih. XX stoletja se je imenoval "Gendenburg". Usoda tega aparata je nekoliko podobna usodi Titanika. Bila je nenavadno udobna ladja. Njegova dolžina je bila približno četrt kilometra. Na krov je bilo okoli 100 ljudi. Zračno ladjo so poganjali 4 motorji.
6. maja 1937 je ladja doživela nesrečo. Polniti ga je bilo treba izključno s helijem, helij pa je bil takrat na voljo le v ZDA. Ker je bil to čas Hitlerjeve vladavine, so Američani odločno zavrnili prodajo plina nacistom. Zračna ladja je bila napolnjena z vodikom. Za preprečitev požara so bili sprejeti izredni varnostni ukrepi. Med pristankom je bilo vreme pred nevihto, v zraku pa je bilo močno električno polje. Zračna ladja je poletela iz Nemčije (Frankfurt) v New York, čez Atlantski ocean. Ko so ga posadili, je vstala iskra, zaradi puščanja vodika se je zračna ladja zagorela. Od 97 potnikov jih je 35 umrlo, ena oseba pa je umrla na tleh.
Prvi koraki aeronavtike pri nas: malo zgodovine
O aeronavtiki v Rusijinaučili v času Katarine II. Njen odposlanec v Franciji je napovedal izum bratov Montgolfier.
Občutek so posneli ruski časopisi, kasneje pa je izšla knjiga, ki je razložila princip delovanja balona. Prebral jo je Euler, član akademije znanosti v Sankt Peterburgu. Študiral je fiziko aeronavtike in zasnoval prvi balon. Po edinem letu tega aparata je Katarina II s svojim odlokom prepovedala aeronavtiko zaradi nevarnosti požara. Za kršitev odloka je bila predvidena globa 20 rubljev.
Pod Katarino II nihče ni kršil odloka, a ko je Aleksander I. zavladal državi, je balon spet poletel. To se je zgodilo v Moskvi, balon je nadzoroval moški po imenu Terzi. Promoviral je baloniranje kot cirkus in s tem zaslužil veliko denarja.
Leta 1803 sta bila slavni aeronavt Garnerin in njegova žena povabljena v Rusijo. Začudenemu občinstvu, med katerim je bil tudi cesar Aleksander I., so demonstrirali zmogljivosti balona.
Uporaba aparata v znanosti in vojaških zadevah
Garnerin je opravil več kot en demonstracijski let, preden so se znanstveniki začeli zanimati za aeronavtiko. Akademija znanosti je enega od svojih članov, Zakharova, poslala na let, da bi opazoval atmosfero. Akademik je s seboj vzel na krov veliko merilnih instrumentov in reagentov. Ker balon ni bil prevelik, je bilo treba za pridobivanje višine spustiti ne le balast, ampak tudi številne aparate, hrano incelo frak.
Leta 1812 so bili na cesarskem dvoru prepričani, da bo Napoleon kljub temu šel v vojno proti Rusiji. Odločili smo se, da bomo letalo uporabili v vojaške namene. Začela so se dela pri gradnji zračne ladje. Gondolo je izdelalo 150 mizarjev in kovačev, na školjki pa so delale šivilje. Cepelina je imela krmilo za spreminjanje višine leta, pa tudi vesla za manevriranje. Gondola je imela loputo za spuščanje protipehotnih min na sovražnika. Na žalost letalo nikoli ni bilo v akciji.
