Slova „letectví“a „aeronautika“do 20. let. 20. století byla synonyma. Vše se změnilo na začátku minulého století. Aeronautika se začala nazývat pohyb pomocí zařízení, která jsou lehčí než vzduch, a letectví - létání na letadlech. Tedy lodě, které jsou těžší než vzduch. V článku se budeme podrobně zabývat historií letectví, fyzikou procesu.
Proč balón startuje
Připomeňte si, za jakých podmínek plave tělo ponořené do kapaliny. Pokud je jeho hustota menší než hustota kapaliny. Totéž platí pro plyn, zejména vzduch. Balón (aerostat) vzlétne, pokud je uvnitř jeho pláště lehčí (ve srovnání se vzduchem) plyn. Balón se také „vznáší“nahoru, i když mu brání gravitační síla působící na plášť.
Vyjmenujme síly působící na míč. Za prvé je to gravitace skořápky. Druhým je gravitace plynu. Plyn uvnitř koule má také hmotnost, což znamená, že je také ovlivněn gravitací. Předpokládejme, že tyto dvě síly spolu nejsouschopen překonat Archimedovu sílu, která působí na plyn ze vzduchu. Pokud ano, pak může balón vzlétnout a zvednout náklad.
Výtah
Uvažujme o klíčových ustanoveních fyziky letectví. Pokud přivážeme balon k zemi, vytáhne se nahoru a táhne za lano silou zvanou zdvih. Chcete-li to vypočítat, musíte odečíst hmotnost plynu spolu s pláštěm od Archimedovy síly. Hmotnost je součtem gravitace pláště a gravitace plynu. Archimédova síla se rovná součinu hustoty vzduchu, zrychlení volného pádu a objemu míče.
Zvedací síla je tím větší, čím je skořepina lehčí. Je tím větší, čím větší je objem koule a čím větší je rozdíl mezi hustotou vzduchu a hustotou plynu. Pokud tedy chcete dosáhnout maximálního vztlaku, balónek musí být naplněn nejlehčím plynem. Toto je vodík. Je tu však jeden problém: je velmi hořlavý, zvláště když je smíchán s kyslíkem. Proto se balónky nejčastěji nafukují heliem.
Balón
Balón je zařízení, které je naplněno lehkým plynem. Na fotografii je horkovzdušný balón používaný ke studiu počasí. Jedná se o takzvanou balónkovou sondu. Je naplněna heliem, zespodu je zavěšený radiový vysílač, přenášející informace o teplotě, tlaku, vlhkosti vzduchu v různých výškách. Balóny se používají v meteorologii.
Je možné vytvořit aeronautická vozidla, která jsou relativně bezpečná a velmi levná a nevyžadují ani vodík, ani helium. Místo těchto plynů je plášť naplněn obyčejným vzduchem, ale teplejším. Takový balón vynalezli Francouzi, bratři Montgolfierové. Tato akce byla skvělá! Obrázek ukazuje první horkovzdušný balón. Zespodu se zapálil oheň, horký vzduch naplnil skořápku a koule vyletěla vzhůru. V určité výšce přestal stoupat. Aby bylo možné pokračovat ve výstupu, byl z přístroje shozen balast. Pokud bylo nutné sestoupit, stáhli oheň.
Stratostat
Ve velmi vysokých nadmořských výškách se hustota vzduchu snižuje. V důsledku toho se také snižuje zvedací síla. Jak jej lze zvýšit? Je potřeba zvětšit objem, takže ta letecká vozidla, která stoupají hodně vysoko do stratosféry, jsou obrovská. Takové lodě se nazývají stratostaty.
Nedávno vytvořil jeden extrémní sportovec rekord: vyšplhal na stratosférickém balónu do výšky 39 km a volným pádem překonal rychlost zvuku. Tohle je Felix Baumgartner. Fotografie ukazuje stratostat, který použil. Její rozměry jsou cca 100 m, což je úměrné výšce Sochy Svobody. Letadlo je naplněno 85 tisíci m33 helia, dole je zavěšena tzv. gondola, kde se nachází cestující.
Vzducholoď
Zvažte fyziku letectví. Balón a stratosférický balón se pohybují tam, kde fouká vítr. Zkušení aeronauti vědí, že vítr je v různých výškách různý. Upraví si tedy výšku balónu tak, aby vítr foukal, kam chtějí. Pokud potřebujete plout z bodu A do bodu Bbez ohledu na vítr by pak měla být k aparátu přizpůsobena speciální vrtule jako v letadle, která pomůže k pohybu správným směrem. Takové zařízení se nazývá vzducholoď. Zpravidla se jedná o velmi rozsáhlé systémy. Zařízení je naplněno heliem, dole je připevněna gondola a pod jejím dnem je umístěna vrtule. Kabely, které visí ze spodní části vzducholodě, se používají k jejímu upevnění k zemi.
Jednu z nejslavnějších vzducholodí na světě postavili Němci na počátku 30. let. XX století, to bylo nazýváno "Gendenburg". Osud tohoto aparátu je tak trochu podobný osudu Titaniku. Byla to neobvykle pohodlná loď. Jeho délka byla asi čtvrt kilometru. Na palubu bylo umístěno asi 100 lidí. Vzducholoď byla poháněna 4 motory.
6. května 1937 loď utrpěla nehodu. Musel být plněn výhradně heliem a v té době bylo helium dostupné pouze ve Spojených státech. Protože to byla doba Hitlerovy vlády, Američané rozhodně odmítli prodávat plyn nacistům. Vzducholoď byla naplněna vodíkem. Byla přijata mimořádná opatření, aby nedošlo k požáru. Během přistání panovalo předbouřkové počasí a ve vzduchu bylo silné elektrické pole. Vzducholoď provedla let z Německa (Frankfurtu) do New Yorku přes Atlantský oceán. Když byl zasazen, vznikla jiskra, kvůli úniku vodíku vzducholoď vzplála. Z 97 cestujících zemřelo 35 a další člověk byl zabit na zemi.
První kroky aeronautiky u nás: trocha historie
O letectví v Ruskunaučil v době Kateřiny II. Její vyslanec ve Francii oznámil vynález bratří Montgolfierů.
Senzaci zopakovaly ruské noviny a později vyšla kniha, která vysvětlila princip balónu. Přečetl ji Euler, člen Akademie věd v Petrohradě. Studoval fyziku letectví a navrhl první balón. Po jediném letu tohoto aparátu Kateřina II svým výnosem zakázala letectví kvůli riziku požáru. Za porušení vyhlášky byla udělena pokuta 20 rublů.
Za Kateřiny II. dekret nikdo neporušil, ale když zemi vládl Alexandr I., balón znovu letěl. To se stalo v Moskvě, balon řídil muž jménem Terzi. Propagoval balónové létání jako cirkus a vydělal na něm spoustu peněz.
V roce 1803 byl slavný aeronaut Garnerin a jeho manželka pozváni do Ruska. Předvedli schopnosti balónu užaslému publiku, mezi něž patřil i císař Alexandr I.
Použití přístroje ve vědě a vojenských záležitostech
Garnerin provedl více než jeden demonstrační let, než se vědci začali zajímat o letectví. Akademie věd vyslala jednoho ze svých členů, Zacharova, na let, aby provedl pozorování atmosféry. Akademik si s sebou vzal na palubu spoustu měřicích přístrojů a činidel. Vzhledem k tomu, že balón nebyl příliš velký, bylo pro nabrání výšky nutné shodit nejen balast, ale také mnoho spotřebičů, potravin adokonce i frak.
V roce 1812 si na dvoře císaře byli jisti, že Napoleon přesto půjde do války proti Rusku. Rozhodli jsme se použít letoun pro vojenské účely. Začaly práce na stavbě vzducholodě. 150 tesařů a kovářů vytvořilo gondolu, zatímco švadleny pracovaly na skořepině. Vzducholoď měla kormidlo pro změnu výšky letu a také vesla pro manévrování. Gondola měla poklop pro shazování pozemních min na nepřítele. Bohužel letadlo nikdy nezasáhlo.
