كلمتا "طيران" و "طيران" حتى العشرينات. القرن ال 20 كانت مرادفات. كل شيء تغير في بداية القرن الماضي. بدأ تسمية علم الطيران بالحركة بمساعدة أجهزة أخف من الهواء ، وطيران - تحلق على متن الطائرات. أي السفن التي هي أثقل من الهواء. في المقالة سننظر بالتفصيل في تاريخ الطيران ، فيزياء العملية.
لماذا يقلع البالون
تذكر في ظل أي ظروف يطفو جسم مغمور في سائل. إذا كانت كثافته أقل من كثافة السائل. الأمر نفسه ينطبق على الغاز ، ولا سيما الهواء. سيقلع البالون (الأيروستات) إذا كان هناك غاز أخف (مقارنة بالهواء) داخل غلافه. كما يطفو البالون لأعلى ، بالرغم من إعاقته بقوة الجاذبية المؤثرة على الغلاف.
دعونا نذكر القوى المؤثرة على الكرة. أولاً ، إنها جاذبية القشرة. والثاني هو جاذبية الغاز. يحتوي الغاز الموجود داخل الكرة أيضًا على كتلة ، مما يعني أنها تتأثر أيضًا بالجاذبية. دعونا نفترض أن هاتين القوتين معا ليستا فيقادرة على التغلب على قوة أرخميدس التي تعمل على الغاز من الهواء. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكن للبالون أن يقلع ويرفع الحمل.
ارفع
دعونا ننظر في الأحكام الرئيسية لفيزياء الطيران. إذا ربطنا البالون بالأرض ، فسوف يسحب لأعلى ، ويسحب الحبل بقوة تسمى الرفع. لحسابها ، تحتاج إلى طرح وزن الغاز مع الغلاف من قوة أرخميدس. الوزن هو مجموع جاذبية الغلاف وخطورة الغاز. تساوي قوة أرخميدس حاصل ضرب كثافة الهواء ، وتسارع السقوط الحر ، وحجم الكرة.
قوة الرفع أكبر ، وكلما كانت القشرة أخف. كلما زاد حجم الكرة ، زاد الفرق بين كثافة الهواء وكثافة الغاز. لذلك ، إذا كنت ترغب في الحصول على أقصى قدر من الرفع ، فيجب ملء البالون بأخف غاز. هذا هيدروجين. ومع ذلك ، هناك مشكلة واحدة: فهو شديد الاشتعال ، خاصة عند مزجه بالأكسجين. لذلك ، غالبًا ما يتم نفخ البالونات بالهيليوم.
بالون
البالون هو جهاز مليء بالغاز الخفيف. تُظهر الصورة منطاد هواء ساخن يستخدم لدراسة الطقس. هذا هو ما يسمى مسبار البالون. إنه مليء بالهيليوم ، يتم تعليق جهاز إرسال لاسلكي من الأسفل ، ينقل معلومات حول درجة الحرارة والضغط ورطوبة الهواء على ارتفاعات مختلفة. تستخدم البالونات في الأرصاد الجوية.
من الممكن إنشاء مركبات طيران آمنة نسبيًا ورخيصة جدًا ، ولا تتطلب هيدروجينًا ولا هيليوم.بدلاً من هذه الغازات ، تمتلئ القشرة بالهواء العادي ، لكنها أكثر سخونة. اخترع الفرنسيون مثل هذا البالون ، الإخوة مونتجولفييه. كان هذا الحدث رائعًا! يوضح الشكل أول منطاد هواء ساخن. أشعلت نار من الأسفل ، وملأ الهواء الساخن القذيفة ، وارتفعت الكرة لأعلى. على ارتفاع معين ، توقف عن الارتفاع. لمواصلة الصعود ، تم إسقاط الصابورة من الجهاز. إذا كان لا بد من النزول ، فإنهم يخفضون النار.
ستراتوستات
على ارتفاعات عالية جدا ، تنخفض كثافة الهواء. وبالتالي ، تقل قوة الرفع أيضًا. كيف يمكن زيادتها؟ من الضروري زيادة الحجم ، لذا فإن مركبات الطيران التي ترتفع عالياً في طبقة الستراتوسفير ضخمة. تسمى هذه السفن ستراتوستاتس.
في الآونة الأخيرة ، سجل أحد الرياضيين المتطرفين رقمًا قياسيًا: صعد على منطاد الستراتوسفير إلى ارتفاع 39 كم وفي السقوط الحر تجاوز سرعة الصوت. هذا هو فيليكس بومغارتنر. تُظهر الصورة الستراتوستات التي استخدمها. تبلغ أبعاده حوالي 100 م وهو ما يتناسب مع ارتفاع تمثال الحرية. تمتلئ الطائرة بـ 85 ألف متر مكعب3هيليوم ، ما يسمى بالجندول معلق أدناه ، حيث يوجد الراكب.
المنطاد
ضع في اعتبارك فيزياء الطيران. يتحرك البالون وبالون الستراتوسفير حيث تهب الرياح. يعرف رواد الطيران المتمرسون أن الرياح تختلف على ارتفاعات مختلفة. لذلك يقومون بضبط ارتفاع البالون بحيث تهب الرياح حيث يريدون. إذا كنت بحاجة إلى الإبحار من النقطة أ إلى النقطة ببغض النظر عن الريح ، يجب تكييف مروحة خاصة للجهاز ، كما هو الحال في الطائرة ، مما يساعدك على التحرك في الاتجاه الصحيح. مثل هذا الجهاز يسمى المنطاد. كقاعدة عامة ، هذه أنظمة كبيرة جدًا. الجهاز مليء بالهيليوم ، ويتم توصيل جندول أدناه ، وتوجد مروحة أسفل قاعها. تستخدم الكابلات التي تتدلى من أسفل المنطاد لتثبيته على الأرض.
تم بناء واحدة من أشهر الطائرات في العالم من قبل الألمان في أوائل الثلاثينيات. القرن العشرين ، كان يطلق عليه "جيندنبورغ". مصير هذا الجهاز مشابه إلى حد ما لمصير تيتانيك. كانت سفينة مريحة بشكل غير عادي. كان طوله حوالي ربع كيلومتر. تم وضع حوالي 100 شخص على متن الطائرة. كان المنطاد مدعومًا بـ 4 محركات.
6 مايو 1937 ، تعرضت السفينة لحادث. كان يجب ملؤها بالهيليوم حصريًا ، وفي ذلك الوقت كان الهيليوم متاحًا فقط في الولايات المتحدة. نظرًا لأن هذا كان وقت حكم هتلر ، رفض الأمريكيون رفضًا قاطعًا بيع الغاز للنازيين. كان المنطاد مليئا بالهيدروجين. تم اتخاذ احتياطات استثنائية لتجنب نشوب حريق. أثناء الهبوط ، كان الطقس يسبق العاصفة ، وكان هناك مجال كهربائي قوي في الهواء. قام المنطاد برحلة من ألمانيا (فرانكفورت) إلى نيويورك عبر المحيط الأطلسي. عندما تم زرعه ، نشأت شرارة ، بسبب تسرب الهيدروجين ، اشتعلت النيران في المنطاد. ومن بين 97 راكبا مات 35 وقتل شخص اخر على الارض
الخطوات الأولى للملاحة الجوية في بلدنا: قليل من التاريخ
حول الطيران في روسياتعلمت في زمن كاترين الثانية. أعلن مبعوثها في فرنسا اختراع الأخوين مونتغولفييه
كررت الصحف الروسية هذا الإحساس ، وبعد ذلك نُشر كتاب يشرح مبدأ البالون. قرأها أويلر ، عضو أكاديمية العلوم في سانت بطرسبرغ. درس فيزياء الطيران وصمم البالون الأول. بعد الرحلة الوحيدة لهذا الجهاز ، حظرت كاترين الثانية بموجب مرسومها الطيران بسبب خطر نشوب حريق. بسبب انتهاك المرسوم ، تم دفع غرامة قدرها 20 روبل.
في عهد كاثرين الثانية ، لم ينتهك أحد المرسوم ، لكن عندما حكم الإسكندر الأول البلاد ، طار البالون مرة أخرى. حدث هذا في موسكو ، حيث كان المنطاد يتحكم فيه رجل يدعى ترزي. روّج للتضخم مثل السيرك وجنى منه الكثير من المال.
في عام 1803 ، تمت دعوة رائد الطيران الشهير Garnerin وزوجته إلى روسيا. لقد أظهروا قدرات البالون أمام جمهور مذهول ، من بينهم الإمبراطور ألكسندر الأول.
استخدام الجهاز في العلوم والشؤون العسكرية
قام Garnerin بأكثر من رحلة توضيحية واحدة قبل أن يصبح العلماء مهتمين بالطيران. أرسلت أكاديمية العلوم أحد أعضائها ، زاخاروف ، في رحلة جوية لإجراء ملاحظات الغلاف الجوي. أخذ الأكاديمي معه على متنه الكثير من أدوات القياس والكواشف. نظرًا لحقيقة أن البالون لم يكن كبيرًا جدًا ، من أجل زيادة الارتفاع ، كان من الضروري ليس فقط إسقاط الصابورة ، ولكن أيضًا العديد من الأجهزة والطعامحتى المعطف.
في عام 1812 ، في بلاط الإمبراطور ، كانوا على يقين من أن نابليون سيذهب مع ذلك إلى الحرب ضد روسيا. قررنا استخدام الطائرات لأغراض عسكرية. بدأ العمل في بناء المنطاد. صنع 150 نجارا وحدادا الجندول ، بينما عملت الخياطات على صنع القشرة. كان المنطاد مزودًا بدفة لتغيير ارتفاع الرحلة ، بالإضافة إلى مجاديف للمناورة. كان للجندول فتحة لإلقاء الألغام الأرضية على العدو. لسوء الحظ ، لم تشهد الطائرة أي حركة.
