คำว่า "การบิน" และ "วิชาการบิน" จนถึงยุค 20 ศตวรรษที่ 20 เป็นคำพ้องความหมาย ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา วิชาการบินเริ่มเรียกว่าการเคลื่อนไหวด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ที่เบากว่าอากาศและการบิน - บินบนเครื่องบิน นั่นคือเรือที่หนักกว่าอากาศ ในบทความเราจะพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับประวัติศาสตร์การบิน ฟิสิกส์ของกระบวนการ
ลูกโป่งออกทำไม
ระลึกว่าร่างกายที่แช่อยู่ในของเหลวลอยอยู่ในสภาวะใด ถ้าความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของของเหลว เช่นเดียวกับก๊าซโดยเฉพาะอากาศ บอลลูน (แอโรสแตต) จะบินขึ้นหากมีก๊าซที่เบากว่า (เมื่อเทียบกับอากาศ) อยู่ภายในเปลือก บอลลูนยัง "ลอย" ขึ้น แม้ว่าแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อเปลือกจะขัดขวางก็ตาม
มาดูแรงที่กระทำต่อลูกบอลกัน ประการแรกคือแรงโน้มถ่วงของเปลือก ประการที่สองคือแรงโน้มถ่วงของก๊าซ แก๊สในลูกบอลก็มีมวลเช่นกัน ซึ่งหมายความว่ามันได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงด้วย สมมุติว่าแรงทั้งสองนี้รวมกันไม่อยู่ในสามารถเอาชนะแรงอาร์คิมีดีนซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับก๊าซจากอากาศ ถ้าใช่ บอลลูนก็ยกของขึ้นได้
ลิฟท์
ลองพิจารณาบทบัญญัติที่สำคัญของฟิสิกส์ของวิชาการบิน ถ้าเรามัดลูกโป่งไว้กับพื้นก็จะดึงขึ้นดึงเชือกด้วยแรงที่เรียกว่าลิฟ ในการคำนวณ คุณต้องลบน้ำหนักของก๊าซพร้อมกับเปลือกออกจากแรงของอาร์คิมิดีส น้ำหนักเป็นผลรวมของแรงโน้มถ่วงของเปลือกและแรงโน้มถ่วงของก๊าซ แรงของอาร์คิมิดีสมีค่าเท่ากับผลคูณของความหนาแน่นของอากาศ ความเร่งของการตกอย่างอิสระ และปริมาตรของลูกบอล
แรงยกยิ่งมาก เปลือกยิ่งเบา ยิ่งมีปริมาตรของลูกบอลมากเท่าใด และความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของอากาศและความหนาแน่นของก๊าซก็จะยิ่งมากขึ้น ดังนั้นหากต้องการยกสูงสุด บอลลูนต้องเติมแก๊สที่เบาที่สุด นี่คือไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม ปัญหาหนึ่งคือ สารไวไฟสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผสมกับออกซิเจน ดังนั้น บอลลูนส่วนใหญ่มักจะพองด้วยฮีเลียม
บอลลูน
บอลลูนคืออุปกรณ์ที่เติมแก๊สเบา ภาพแสดงบอลลูนอากาศร้อนที่ใช้ศึกษาสภาพอากาศ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าหัววัดแบบบอลลูน เต็มไปด้วยฮีเลียม เครื่องส่งสัญญาณวิทยุถูกระงับจากด้านล่าง ส่งข้อมูลอุณหภูมิ ความดัน ความชื้นในอากาศที่ระดับความสูงต่างๆ ลูกโป่งถูกใช้ในอุตุนิยมวิทยา
มันเป็นไปได้ที่จะสร้างยานยนต์ที่ทั้งปลอดภัยและราคาถูกมาก โดยไม่ต้องใช้ไฮโดรเจนหรือฮีเลียมแทนที่จะเป็นก๊าซเหล่านี้ เปลือกจะเต็มไปด้วยอากาศธรรมดา แต่ร้อนกว่า บอลลูนดังกล่าวถูกคิดค้นโดยพี่น้องชาวฝรั่งเศสชื่อ Montgolfier งานนี้เยี่ยมมาก! รูปแสดงบอลลูนลมร้อนลูกแรก ไฟถูกจุดจากด้านล่าง อากาศร้อนเต็มเปลือก และลูกบอลก็พุ่งขึ้นไป ที่ความสูงระดับหนึ่ง เขาก็หยุดลุกขึ้น เพื่อดำเนินการขึ้นต่อไป บัลลาสต์ถูกทิ้งจากอุปกรณ์ ถ้าจำเป็นต้องลงไปก็ดับไฟ
สตราโตสแตท
ที่ระดับความสูงสูงมาก ความหนาแน่นของอากาศจะลดลง แรงยกก็ลดลงด้วย จะเพิ่มได้อย่างไร? จำเป็นต้องเพิ่มระดับเสียง ดังนั้นยานบินเหล่านั้นที่ลอยสูงขึ้นไปในสตราโตสเฟียร์จึงมีขนาดใหญ่มาก เรือดังกล่าวเรียกว่า stratostats
เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักกีฬาเอ็กซ์ตรีมคนหนึ่งสร้างสถิติ: เขาปีนขึ้นไปบนบอลลูนสตราโตสเฟียร์ที่ความสูง 39 กม. และล้มอย่างอิสระด้วยความเร็วเหนือเสียง นี่คือเฟลิกซ์ เบาม์การ์ทเนอร์ ภาพถ่ายแสดงสตราโตสแตทที่เขาใช้ มีขนาดประมาณ 100 ม. ซึ่งเทียบเท่ากับความสูงของเทพีเสรีภาพ เครื่องบินเต็มไปด้วย 85,000 ลูกบาศก์เมตร3 ฮีเลียมที่เรียกว่ากอนโดลาถูกระงับด้านล่างซึ่งผู้โดยสารตั้งอยู่
เรือเหาะ
พิจารณาฟิสิกส์ของวิชาการบิน บอลลูนและบอลลูนสตราโตสเฟียร์เคลื่อนที่ในที่ที่ลมพัด นักบินอวกาศผู้มากประสบการณ์ทราบดีว่าลมมีความแตกต่างกันที่ระดับความสูงต่างกัน ดังนั้นพวกเขาจึงปรับความสูงของบอลลูนเพื่อให้ลมพัดไปในที่ที่ต้องการ หากคุณต้องการเดินทางจากจุด A ไปยังจุด Bโดยไม่คำนึงถึงลมก็ควรปรับใบพัดพิเศษให้เข้ากับอุปกรณ์เช่นเดียวกับในเครื่องบินซึ่งจะช่วยให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ถูกต้อง อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าเรือเหาะ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้เป็นระบบที่ใหญ่มาก อุปกรณ์เต็มไปด้วยฮีเลียม มีเรือกอนโดลาติดอยู่ด้านล่าง และใบพัดอยู่ใต้ด้านล่าง สายเคเบิลที่ห้อยลงมาจากด้านล่างของเรือเหาะใช้ยึดกับพื้น
เรือบินที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลกลำหนึ่งถูกสร้างขึ้นโดยชาวเยอรมันในช่วงต้นทศวรรษ 30 ศตวรรษที่ XX มันถูกเรียกว่า "Gendenburg" ชะตากรรมของอุปกรณ์นี้ค่อนข้างคล้ายกับชะตากรรมของเรือไททานิค เธอเป็นเรือที่สะดวกสบายเป็นพิเศษ ความยาวของมันคือประมาณหนึ่งในสี่ของกิโลเมตร มีคนประมาณ 100 คนถูกจัดให้อยู่บนเรือ เรือเหาะขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ 4 เครื่อง
6 พ.ค. 2480 เรือประสบอุบัติเหตุ ต้องเติมฮีเลียมเท่านั้น และในเวลานั้นฮีเลียมมีเฉพาะในสหรัฐอเมริกาเท่านั้น เนื่องจากเป็นช่วงเวลาแห่งการปกครองของฮิตเลอร์ ชาวอเมริกันจึงปฏิเสธไม่ขายน้ำมันให้กับพวกนาซี เรือเหาะเต็มไปด้วยไฮโดรเจน ข้อควรระวังพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดไฟไหม้ ในระหว่างการลงจอด อากาศเป็นก่อนพายุ และมีสนามไฟฟ้าแรงในอากาศ เรือเหาะทำเที่ยวบินจากเยอรมนี (แฟรงค์เฟิร์ต) ไปยังนิวยอร์ก ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก เมื่อเขาถูกปลูก เกิดประกายไฟขึ้นเนื่องจากไฮโดรเจนรั่ว เรือเหาะถูกไฟไหม้ จากผู้โดยสาร 97 คน เสียชีวิต 35 คน และอีก 1 คนถูกฆ่าตายบนพื้นดิน
ก้าวแรกของวิชาการบินในประเทศของเรา: ประวัติศาสตร์เล็กน้อย
เกี่ยวกับวิชาการบินในรัสเซียเรียนรู้ในสมัยของ Catherine II ทูตของเธอในฝรั่งเศสประกาศการประดิษฐ์ของพี่น้อง Montgolfier
ความรู้สึกถูกลอกเลียนโดยหนังสือพิมพ์รัสเซีย และต่อมาได้มีการตีพิมพ์หนังสือที่อธิบายหลักการของบอลลูน อ่านโดยออยเลอร์ สมาชิกของ Academy of Sciences ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก เขาศึกษาฟิสิกส์ของวิชาการบินและออกแบบบอลลูนลูกแรก หลังจากเที่ยวบินเดียวของอุปกรณ์นี้ Catherine II โดยคำสั่งของเธอห้ามวิชาการบินเนื่องจากเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้ สำหรับการละเมิดพระราชกฤษฎีกา ปรับ 20 รูเบิล
ภายใต้ Catherine II ไม่มีใครฝ่าฝืนพระราชกฤษฎีกา แต่เมื่อ Alexander I ปกครองประเทศ บอลลูนก็บินอีกครั้ง สิ่งนี้เกิดขึ้นในมอสโก บอลลูนถูกควบคุมโดยชายคนหนึ่งชื่อ Terzi เขาโปรโมตการขึ้นบอลลูนเหมือนละครสัตว์และทำเงินได้มากมายจากมัน
ในปี 1803 การ์เนริน นักบินอวกาศชื่อดังและภรรยาของเขาได้รับเชิญไปรัสเซีย พวกเขาแสดงความสามารถของบอลลูนต่อผู้ชมที่ประหลาดใจ ได้แก่ จักรพรรดิอเล็กซานเดอร์ที่ 1
การใช้อุปกรณ์วิทยาศาสตร์และการทหาร
การ์เนรินทำการบินสาธิตมากกว่าหนึ่งครั้ง ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะสนใจวิชาการบิน Academy of Sciences ได้ส่ง Zakharov สมาชิกคนหนึ่งไปทำการสำรวจบรรยากาศ นักวิชาการนำเครื่องมือวัดและรีเอเจนต์จำนวนมากติดตัวไปด้วย เนื่องจากบอลลูนไม่ใหญ่เกินไป เพื่อที่จะเพิ่มความสูง ไม่เพียงแต่ต้องทิ้งบัลลาสต์เท่านั้น แต่ยังมีอุปกรณ์ อาหาร และแม้แต่เสื้อคลุมหาง
ในปี 1812 ที่ราชสำนักของจักรพรรดิ พวกเขามั่นใจว่านโปเลียนจะยังทำสงครามกับรัสเซีย เราตัดสินใจใช้เครื่องบินเพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหาร งานเริ่มขึ้นในการก่อสร้างเรือเหาะ ช่างไม้และช่างตีเหล็ก 150 คนสร้างเรือกอนโดลา ขณะที่ช่างเย็บทำงานบนเปลือกหอย เรือเหาะมีหางเสือสำหรับเปลี่ยนระดับความสูง เช่นเดียวกับพายสำหรับการหลบหลีก เรือกอนโดลามีช่องสำหรับทิ้งทุ่นระเบิดใส่ศัตรู น่าเสียดายที่เครื่องบินไม่เคยเห็นการดำเนินการ
