Vārdi "aviācija" un "aeronautika" līdz 20. gadiem. 20. gadsimts bija sinonīmi. Viss mainījās pagājušā gadsimta sākumā. Aeronautiku sāka saukt par kustību, izmantojot ierīces, kas ir vieglākas par gaisu, bet aviāciju - lidošanu lidmašīnās. Tas ir, kuģi, kas ir smagāki par gaisu. Rakstā detalizēti aplūkosim aeronautikas vēsturi, procesa fiziku.
Kāpēc balons paceļas
Atgādiniet, kādos apstākļos peld šķidrumā iegremdēts ķermenis. Ja tā blīvums ir mazāks par šķidruma blīvumu. Tas pats attiecas uz gāzi, jo īpaši gaisu. Balons (aerostats) pacelsies, ja tā korpusā būs vieglāka (salīdzinājumā ar gaisu) gāze. Arī balons "uzpeld" uz augšu, lai gan to traucē gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz čaulu.
Uzskaitīsim spēkus, kas iedarbojas uz bumbu. Pirmkārt, tas ir čaulas smagums. Otrais ir gāzes smagums. Gāzei lodes iekšpusē ir arī masa, kas nozīmē, ka to ietekmē arī gravitācija. Pieņemsim, ka šie divi spēki kopā nav iekšāspēj pārvarēt Arhimēda spēku, kas iedarbojas uz gāzi no gaisa. Ja tā, tad balons var pacelties un pacelt kravu.
Paceliet
Apskatīsim aeronautikas fizikas galvenos noteikumus. Ja piesienam balonu pie zemes, tas vilksies uz augšu, velkot virvi ar spēku, ko sauc par liftu. Lai to aprēķinātu, no Arhimēda spēka ir jāatņem gāzes svars kopā ar čaulu. Svars ir čaulas smaguma un gāzes smaguma spēka summa. Arhimēda spēks ir vienāds ar gaisa blīvuma, brīvā kritiena paātrinājuma un lodes tilpuma reizinājumu.
Pacelšanas spēks ir lielāks, jo vieglāks ir apvalks. Tas ir jo lielāks, jo lielāks ir lodītes tilpums un jo lielāka atšķirība starp gaisa blīvumu un gāzes blīvumu. Tātad, ja vēlaties iegūt maksimālu pacēlumu, balons ir jāpiepilda ar vieglāko gāzi. Tas ir ūdeņradis. Tomēr ir viena problēma: tas ir ļoti viegli uzliesmojošs, īpaši sajaucoties ar skābekli. Tāpēc visbiežāk baloni tiek piepūsti ar hēliju.
Baloons
Balons ir aparāts, kas ir piepildīts ar vieglu gāzi. Fotoattēlā redzams gaisa balons, ko izmanto laikapstākļu pētīšanai. Šī ir tā sauktā balonzonde. Tas ir piepildīts ar hēliju, no apakšas ir piekārts radio raidītājs, kas pārraida informāciju par temperatūru, spiedienu, gaisa mitrumu dažādos augstumos. Gaisa baloni tiek izmantoti meteoroloģijā.
Ir iespējams izveidot aeronavigācijas transportlīdzekļus, kas ir gan salīdzinoši droši, gan ļoti lēti, un tiem nav nepieciešams ne ūdeņradis, ne hēlijs. Šo gāzu vietā apvalks ir piepildīts ar parastu gaisu, bet karstāks. Šādu balonu izgudroja franči, brāļi Montgolfjē. Šis pasākums bija lielisks! Attēlā parādīts pirmais karstā gaisa balons. No apakšas tika iekurts uguns, karstais gaiss piepildīja čaulu, un bumba pacēlās uz augšu. Noteiktā augstumā viņš pārstāja celties. Lai turpinātu kāpšanu, no aparāta tika nomests balasts. Ja vajadzēja nokāpt, viņi nolaida uguni.
Stratostat
Ļoti lielā augstumā gaisa blīvums samazinās. Līdz ar to arī pacelšanas spēks samazinās. Kā to var palielināt? Ir nepieciešams palielināt skaļumu, tāpēc tie aeronavigācijas transportlīdzekļi, kas paceļas ļoti augstu stratosfērā, ir milzīgi. Šādus kuģus sauc par stratostatiem.
Nesen viens ekstrēmo sportists uzstādīja rekordu: viņš uz stratosfēras balona uzkāpa 39 km augstumā un brīvajā kritienā pārsniedza skaņas ātrumu. Tas ir Fēlikss Baumgartners. Fotoattēlā redzams viņa izmantotais stratostats. Tās izmēri ir aptuveni 100 m, kas ir samērojams ar Brīvības statujas augstumu. Lidmašīna ir piepildīta ar 85 tūkst.m33 hēliju, tā saucamā gondola ir piekārta zemāk, kur atrodas pasažieris.
Dirižablis
Apsveriet aeronautikas fiziku. Balons un stratosfēras balons pārvietojas tur, kur pūš vējš. Pieredzējuši aeronauti zina, ka dažādos augstumos vējš ir atšķirīgs. Tāpēc viņi regulē balona augstumu, lai vējš pūš, kur vēlas. Ja jums jākuģo no punkta A uz punktu Bneatkarīgi no vēja, tad aparātam jāpielāgo speciāls propelleris, kā lidmašīnā, kas palīdzēs virzīties pareizajā virzienā. Šādu ierīci sauc par dirižabli. Parasti tās ir ļoti lielas sistēmas. Ierīce ir piepildīta ar hēliju, zemāk ir piestiprināta gondola, un zem tās dibena atrodas dzenskrūve. Kabeļi, kas karājas dirižabļa apakšā, tiek izmantoti, lai to nostiprinātu pie zemes.
Vienu no slavenākajiem dirižabļiem pasaulē vācieši uzbūvēja 30. gadu sākumā. XX gadsimtā to sauca par "Gendenburgu". Šī aparāta liktenis ir nedaudz līdzīgs Titānika liktenim. Viņa bija neparasti ērts kuģis. Tā garums bija aptuveni ceturtdaļkilometrs. Uz kuģa tika ievietoti aptuveni 100 cilvēki. Dirižablis darbināja 4 dzinēji.
1937. gada 6. maijā kuģis cieta avārijā. Tas bija jāaizpilda tikai ar hēliju, un tolaik hēlijs bija pieejams tikai ASV. Tā kā šis bija Hitlera valdīšanas laiks, amerikāņi kategoriski atteicās pārdot gāzi nacistiem. Dirižablis bija piepildīts ar ūdeņradi. Tika veikti ārkārtēji piesardzības pasākumi, lai izvairītos no ugunsgrēka. Nosēšanās laikā laiks bija pirmsvētra, un gaisā bija spēcīgs elektriskais lauks. Dirižablis veica lidojumu no Vācijas (Frankfurtes) uz Ņujorku pāri Atlantijas okeānam. Kad viņu iestādīja, radās dzirkstele, ūdeņraža noplūdes dēļ dirižablis aizdegās. No 97 pasažieriem 35 gāja bojā, bet vēl viens cilvēks gāja bojā uz zemes.
Pirmie aeronautikas soļi mūsu valstī: mazliet vēstures
Par aeronautiku Krievijāmācījās Katrīnas II laikā. Viņas sūtnis Francijā paziņoja par brāļu Mongolfjē izgudrojumu.
Sensāciju atkārtoja Krievijas laikraksti, un vēlāk tika izdota grāmata, kurā izskaidrots balona darbības princips. To lasīja Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas biedrs Eilers. Viņš studēja aeronautikas fiziku un izstrādāja pirmo gaisa balonu. Pēc vienīgā šī aparāta lidojuma Katrīna II ar savu dekrētu aizliedza aeronautiku ugunsgrēka riska dēļ. Par dekrēta pārkāpšanu tika paredzēts naudas sods 20 rubļu apmērā.
Katrīnas II laikā neviens dekrētu nepārkāpa, bet, kad valsti valdīja Aleksandrs I, balons atkal lidoja. Tas notika Maskavā, gaisa balonu vadīja vīrietis vārdā Terzi. Viņš reklamēja gaisa balonu kā cirku un ar to nopelnīja daudz naudas.
1803. gadā slavenais aeronauts Gārnerins un viņa sieva tika uzaicināti uz Krieviju. Viņi demonstrēja balona spējas pārsteigtai publikai, kuru vidū bija arī imperators Aleksandrs I.
Aparāta izmantošana zinātnē un militārajās lietās
Garnerins veica vairāk nekā vienu demonstrācijas lidojumu, pirms zinātnieki sāka interesēties par aeronautiku. Zinātņu akadēmija nosūtīja vienu no saviem locekļiem Zaharovu lidojumā, lai veiktu atmosfēras novērojumus. Akadēmiķis paņēma līdzi daudz mērinstrumentu un reaģentu. Tā kā balons nebija pārāk liels, lai iegūtu augumu, bija nepieciešams nomest ne tikai balastu, bet arī daudzas ierīces, pārtiku unpat fraku.
1812. gadā imperatora galmā viņi bija pārliecināti, ka Napoleons tomēr dosies karot pret Krieviju. Lidmašīnu nolēmām izmantot militārām vajadzībām. Sākās darbs pie dirižabļa būvniecības. 150 galdnieki un kalēji izveidoja gondolu, bet šuvējas strādāja pie korpusa. Dirižablim bija stūre lidojuma augstuma maiņai, kā arī airi manevrēšanai. Gondolai bija lūka sauszemes mīnu nomešanai ienaidniekam. Diemžēl lidmašīna nekad neredzēja darbību.
