Reči "avijacija" i "aeronautika" do 20-ih. 20ti vijek bili sinonimi. Sve se promenilo početkom prošlog veka. Aeronautikom se počelo nazivati kretanje uz pomoć uređaja koji su lakši od zraka, a avijacijom - letenjem na avionima. Odnosno, brodovi koji su teži od vazduha. U članku ćemo detaljno razmotriti povijest aeronautike, fiziku procesa.
Zašto balon poleti
Prisjetite se pod kojim uvjetima tijelo uronjeno u tekućinu pluta. Ako je njegova gustina manja od gustine tečnosti. Isto važi i za gas, posebno za vazduh. Balon (aerostat) će poletjeti ako se unutar njegove školjke nalazi lakši (u poređenju sa zrakom) plin. Balon također "lebdi" prema gore, iako ga ometa sila gravitacije koja djeluje na školjku.
Nabrojimo sile koje djeluju na loptu. Prvo, to je gravitacija školjke. Druga je gravitacija gasa. Gas unutar lopte također ima masu, što znači da na njega također djeluje gravitacija. Pretpostavimo da ove dvije sile zajedno nisu insposoban da savlada Arhimedovu silu, koja deluje na gas iz vazduha. Ako je tako, onda balon može poletjeti i podići teret.
Lift
Razmotrimo ključne odredbe fizike aeronautike. Ako balon vežemo za tlo, on će se povući, povlačeći uže silom koja se zove podizanje. Da biste to izračunali, potrebno je da od Arhimedove sile oduzmete težinu gasa zajedno sa školjkom. Težina je zbir gravitacije školjke i gravitacije gasa. Arhimedova sila jednaka je proizvodu gustine vazduha, ubrzanja slobodnog pada i zapremine lopte.
Sila dizanja je veća što je školjka lakša. Ona je veća, što je veća zapremina lopte i veća je razlika između gustine vazduha i gustine gasa. Dakle, ako želite da postignete maksimalno podizanje, balon mora biti napunjen najlakšim gasom. Ovo je vodonik. Međutim, postoji jedan problem: vrlo je zapaljiv, posebno kada se pomiješa s kisikom. Zbog toga se najčešće baloni napuhavaju helijumom.
Balon
Balon je aparat koji je napunjen lakim gasom. Na fotografiji je balon koji se koristi za proučavanje vremena. Ovo je takozvana balon-sonda. Napunjen je helijumom, odozdo je okačen radio predajnik koji prenosi informacije o temperaturi, pritisku, vlažnosti vazduha na različitim visinama. Baloni se koriste u meteorologiji.
Moguće je stvoriti aeronautička vozila koja su relativno sigurna i vrlo jeftina, koja ne zahtijevaju ni vodonik ni helijum. Umjesto ovih plinova, školjka je ispunjena običnim zrakom, ali toplijim. Takav balon su izmislili Francuzi, braća Montgolfije. Ovaj događaj je bio odličan! Na slici je prikazan prvi balon na vrući zrak. Odozdo je zapaljena vatra, vreli vazduh je ispunio školjku, a lopta se vinula uvis. Na određenoj visini, prestao je da se diže. Za nastavak uspona balast je ispušten sa aparata. Ako je bilo potrebno sići, spuštali su vatru.
Stratostat
Na veoma velikim visinama, gustina vazduha se smanjuje. Posljedično, sila dizanja također se smanjuje. Kako se može povećati? Potrebno je povećati obim, pa su ona aeronautička vozila koja se dižu veoma visoko u stratosferu ogromna. Takvi brodovi se nazivaju stratostati.
Nedavno je jedan ekstremni sportista postavio rekord: popeo se na stratosferski balon na visinu od 39 km i u slobodnom padu premašio brzinu zvuka. Ovo je Felix Baumgartner. Fotografija prikazuje stratostat koji je koristio. Njegove dimenzije su oko 100 m, što je srazmjerno visini Kipa slobode. Vazduhoplov je napunjen sa 85 hiljada m33 helijuma, takozvana gondola je suspendovana ispod, gde se nalazi putnik.
Airship
Razmotrite fiziku aeronautike. Balon i balon stratosfere kreću se tamo gdje duva vjetar. Iskusni aeronauti znaju da je vjetar različit na različitim visinama. Tako prilagođavaju visinu balona tako da vjetar duva gdje žele. Ako trebate ploviti od tačke A do tačke Bbez obzira na vjetar, aparatu treba prilagoditi poseban propeler, kao u avionu, koji će vam pomoći da se krećete u pravom smjeru. Takav uređaj se naziva vazdušni brod. Po pravilu se radi o veoma velikim sistemima. Uređaj je napunjen helijumom, ispod je pričvršćena gondola, a ispod njenog dna nalazi se propeler. Kablovi koji vise sa dna zračnog broda se koriste da ga pričvrste za tlo.
Jedan od najpoznatijih zračnih brodova na svijetu izgradili su Nijemci ranih 30-ih godina. XX vijeka zvao se "Gendenburg". Sudbina ovog aparata donekle je slična sudbini Titanica. Bila je neobično udoban brod. Dužina mu je bila oko četvrt kilometra. Na brod je bilo smješteno oko 100 ljudi. Dirižabl su pokretala 4 motora.
6. maja 1937., brod je doživio nesreću. Morao se puniti isključivo helijumom, a u to vrijeme helijum je bio dostupan samo u Sjedinjenim Državama. Pošto je to bilo vrijeme Hitlerove vladavine, Amerikanci su odlučno odbili da prodaju gas nacistima. Dirižabl je bio napunjen vodonikom. Poduzete su vanredne mjere kako bi se izbjegao požar. Prilikom sletanja, vrijeme je bilo predolujno, a u zraku je bilo jakog električnog polja. Dirižabl je preletio iz Njemačke (Frankfurt) do New Yorka, preko Atlantskog okeana. Kada je podmetnut, nastala je varnica, zbog curenja vodonika, dirižabl se zapalio. Od 97 putnika, 35 je umrlo, a još jedna osoba je ubijena na zemlji.
Prvi koraci aeronautike u našoj zemlji: malo istorije
O aeronautici u Rusijinaučeno u vreme Katarine II. Njen izaslanik u Francuskoj najavio je izum braće Montgolfier.
Senzaciju su prenijele ruske novine, a kasnije je objavljena knjiga koja je objasnila princip balona. Pročitao ga je Euler, član Akademije nauka u Sankt Peterburgu. Studirao je fiziku aeronautike i dizajnirao prvi balon. Nakon jedinog leta ovog aparata, Katarina II je svojim dekretom zabranila aeronautiku zbog opasnosti od požara. Za kršenje uredbe predviđena je kazna od 20 rubalja.
Pod Katarinom II, niko nije prekršio dekret, ali kada je Aleksandar I zavladao zemljom, balon je ponovo poleteo. Ovo se dogodilo u Moskvi, balon je kontrolisao čovek po imenu Terzi. Promovirao je balon kao cirkus i zaradio mnogo novca od toga.
Godine 1803. poznati aeronaut Garnerin i njegova žena pozvani su u Rusiju. Zadivljenoj publici, među kojima je bio i car Aleksandar I, demonstrirali su mogućnosti balona.
Upotreba aparata u nauci i vojnim poslovima
Garnerin je napravio više od jednog demonstracionog leta pre nego što su se naučnici zainteresovali za aeronautiku. Akademija nauka poslala je jednog od svojih članova, Zaharova, na let da izvrši atmosferska posmatranja. Akademik je sa sobom na brod ponio mnogo mjernih instrumenata i reagensa. Zbog činjenice da balon nije bio prevelik, da bi se dobio na visini, bilo je potrebno ispustiti ne samo balast, već i mnoge uređaje, hranu ičak i frak.
Godine 1812, na dvoru cara, bili su sigurni da će Napoleon ipak krenuti u rat protiv Rusije. Odlučili smo da koristimo avion u vojne svrhe. Počeli su radovi na izgradnji vazdušnog broda. Gondolu je izradilo 150 stolara i kovača, a na izradi školjke radile su krojačice. Dirižabl je imao kormilo za promjenu visine leta, kao i vesla za manevrisanje. Gondola je imala otvor za bacanje mina na neprijatelja. Nažalost, avion nikada nije bio u akciji.
