Невероятно, но факт!






купонлар.ру
Главная / Авиация / Почему они летают?

Почему они летают?

К концу XIX в. аэростат уже не считали ярмарочной диковинкой, служащей для увеселения толпы. Большинство людей относилось к нему как к вполне надежному средству для совершения полетов. Но почему он летает, какая сила заставляет подниматься шар в небо, ответить на эти и другие вопросы, связанные с воздухоплаванием, могли лишь немногие.

Простейшим объяснением теории воздухоплавания может быть такое: теплый воздух легче холодного, поэтому он поднимается вверх, вытесняемый воздухом более низкой температуры, который занимает его место. В науке этот процесс называется конвекцией.

Конвекция (от латинского слова «convectio» — принесение, доставка) — перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы, теплоты и других физических величин. Различают естественную (свободную) конвекцию, вызванную неоднородностью среды, и вынужденную конвекцию, вызванную внешним механическим воздействием на среду. С конвекцией в атмосфере Земли связано образование облаков.

Пример конвекции в жидкости.Однако на заре воздухоплавания делались попытки объяснить полет воздушного шара более простым способом. Даже основоположники воздухоплавания братья Монгольфье вначале считали, что не теплый воздух, наполняющий шар, а частички дыма были необходимы для полета.

После ряда опытов, произведенных с электричеством, возникло не менее оригинальное объяснение причин, по которым летательный аппарат отрывается от земли. Воздух наполнен электричеством — об этом свидетельствуют грозы и молнии. Если же наполнить шар «небоподобным» веществом — дымом, то произойдет электризация, которая потянет шар в небо.

6 июля 1907 г. героический поступок совершили офицеры-воздухоплаватели М.Г. Кологривов, Л.Г. Сафонов, Ф.Ф. Лихутин и Б. И. Михайлов. Они погибли, поочередно добровольно выбрасываясь без парашюта из корзины падающего аэростата, чтобы затормозить его падение и этим спасти оставшийся экипаж.

Наиболее правдоподобное объяснение феномену воздухоплавания можно встретить в записях русского писателя Льва Николаевича Толстого (1828—1910). По его мнению, как только на дне кастрюли с водой, стоящей на огне, «…соберется пар, немножко водяного газа, он сейчас пузырем выскочит наверх. Сперва выскочит один пузырь, потом другой, а как нагреется вся вода, то пузыри выскакивают не переставая… Так же, как из воды выскакивают наверх пузыри, потому что они легче воды, — так из воздуха выскочит на самый верх пузырь, надутый газом — водородом, или горячим воздухом, потому что горячий газ легче холодного воздуха, а водород легче всех газов».

С точки зрения современных ученых загадка полета воздушного шара объясняется несколько иначе. Плотность и давление — вот два параметра, характеризующие состояние как воздуха, так и жидкости. На уровне моря плотность воздуха приблизительно равна 1,3 кг/м3, а атмосферное давление составляет около 100 кПа (примерно 760 мм рт.ст.). С увеличением высоты подъема плотность и давление воздуха резко уменьшаются. В 40—60 км над поверхностью Земли плотность и давление воздуха уменьшаются в сотни раз.

Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха, поэтому с увеличением высоты оно убывает. Среднее атмосферное давление на уровне моря эквивалентно давлению ртутного столба высотой в 760 мм, или 101,325 кПа.

«Всякое тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость» — гласитШар-аэростат конца XIX в. закон, открытый древнегреческим ученым Архимедом (ок. 287—212 гг. до н.э.). В справедливости этого закона может убедиться каждый. Погружаясь в наполненную водой ванну, вы заметите — тело как будто потеряло в весе. Этот же закон древнегреческого ученого можно применить и к воздуху. Поэтому для преодоления силы тяжести надо, чтобы летательный аппарат был изготовлен из очень легких материалов и при этом вытеснял как можно больший объем воздуха.

Так объясняется причина полетов воздушных аппаратов, построенных по принципу шара-монгольфьера Они были изготовлены из легкого материала — бумаги, их объем достигал нескольких сотен кубических метров, и заполняли такие шары нагретым воздухом. А как известно, при нагревании воздух расширяется и плотность его уменьшается. Поэтому полет такого шара заканчивается после того, как воздух в нем остывает.

Теперь попробуем объяснить, по каким законам летает более тяжелый шар — шарльер. Оболочка такого шара делается из тонкого материала и заполняется газом более легким, чем воздух (т.е. с меньшей плотностью), таким образом давление изнутри и снаружи шара уравновешивается. Обычно для наполнения шаров-шарлье-ров используют водород, а иногда и другой газ — гелий. Плотность водорода в 14, а гелия в 7 раз меньше плотности воздуха при одних и тех же давлении и температуре.

Гелий — относится к благородным газам, без цвета и запаха, плотность 0,178 г/л. В небольшом количестве гелий содержится в воздухе и земной коре, где он постоянно образуется при распаде урана и других радиоактивных элементов. Значительно более распространен гелий во Вселенной, например на Солнце, где он впервые был открыт (отсюда название: от греческого слова «helios» — Солнце). Получают гелий из природных газов. Применяют в криогенной технике, для создания инертных сред. В аэронавтике гелий применяют для заполнения стратостатов, воздушных шаров, дирижаблей.

Таким образом, для полета воздушным шарам различной модификации не нужно разгоняться, как самолетам. Они не взлетают, а всплывают в небо, подобно тому, как наполненный воздухом мячик всплывает из водной глубины на поверхность.

От икара до сверхзвукового лайнера

«Человек полетит, опираясьне на силу своих мускулов,а на силу своего разума». Н.Е. Жуковский Термин «воздухоплавание» обозначал таюке и летание на аппаратах тяжелее воздуха (самолетах, планерах). Однако мечтать о полетах человек начал гораздо раньше. Построив машины, способные передвигаться по суше, обгоняя самых быстрых животных, и корабли, спорящие с жителями водной стихии, он длительное время продолжал с…

Как и почему они летают?

Если кому-нибудь из вас приходилось стрелять в тире из винтовки, то вы знаете, что обозначает термин «отдача». Для остальных поясню. Вы, наверно, не раз видели, как ныряльщик, прыгая в воду с лодки, отталкивает ее в противоположном направлении. По такому же, но более сложному принципу летает ракета, а упрощенный вариант этого процесса как раз и представляет…

Первые самолеты Страны Советов

Первый советский вертолет был построен в стенах ЦАГИ под руководством A.M. Черемухина в августе 1930 г. Там же в присутствии пожарного А.М. Черемухин — по совместительству пилот экспериментального аппарата «ЦАГИ 1-ЭА» — провел первые, наземные, испытания. После этого аппарат был перевезен на один из подмосковных военных аэродромов. Весной 1925 г. один из старейших вертолетчиков России…

В воздухе летающие “Богатыри”

Конец первого десятилетия XX в. явился рубежом, разделяющим два периода в истории авиации. Если в первый период основной целью являлось осуществление полета на аппаратах тяжелее воздуха, то задачей второго периода являлось создание самолетов, способных уверенно выполнять возложенные на него задачи. Один из первых публичных показов самолета, соответствующего требованиям времени, был организован в 1913 г. на…

Легендарные “ИЛ”-ы

Огромную роль в развитии советской авиационной науки и техники сыграло Опытно-конструкторское бюро, созданное в 1933 г. под руководством С.В. Ильюшина. Первые созданные ОКБ боевые самолеты — дальний бомбардировщик «Ил-4» и бронированный штурмовик «Ил-2» — навсегда вписаны в историю второй мировой войны. В послевоенные годы деятельность ОКБ С.В. Ильюшина была сосредоточена на разработках в области реактивной…

Жизнь и смерть “больших гигантов”

Пожалуй, именно в 20—40-х гг. XX в. воздухоплавание во всем мире получило наибольшее развитие. В СССР еще до появления ЦАГИ, 23 марта 1918 г. была создана «Летучая лаборатория». В ее задачи входили всесторонние экспериментальные исследования в области воздухоплавания и авиации. Летучая лаборатория, руководимая Н.Е. Жуковским, стала первым советским научным авиационным институтом. В 1919 г. было…

По волнам, по небесам…

Летом 1936 г. технический департамент Германии подготовил задание на новый двухместный гидросамолет. Заказ на его разработку осенью 1936 г. получили две немецкие авиастроительные компании «Arado» и «Focke-Wulf». Традиционно считалось, что для создания небольшого поплавкового самолета требуется использование схемы биплана. По такому пути пошел и Курт Танк при разработке своего «Fw-62». Конструкторское бюро «Arado», не отличавшееся…

Уподобившись птицам

К сожалению, никому не известно, когда человек впервые поднял голову к небу и обратил внимание на его пугающие размеры и вместе с тем фантастическую красоту. Не известно нам и то время, когда человек впервые заметил парящих в воздухе птиц и в голове его возникла мысль последовать за ними. Как любой, даже самый длинный путь начинается с…

Труба, в которой лечат “болезни” самолета

В начале 20-х гг. в СССР была предпринята попытка создать первый истребитель собственной конструкции — «И-1» («Ил-400»). Проектирование нового самолета поручили авиаконструктору Н.Н. Поликарпову. Первый же полет самолета закончился неудачей — аппарат после взлета упал на хвост. Специалистам ЦАГИ после длительных исследований удалось найти «болезнь», которой болел новый самолет — у истребителя центр парусности не…

Винтокрылая мощь военной Германии

В годы второй мировой войны конструкторы фашистской Германии добились неплохих результатов в области вертолетостроения. И это не случайно, ведь немецкие генералы, считая, что победа в войне во многом зависит от техники, требовали от авиаконструкторов создания самых разнообразных машин — от реактивных самолетов до ракет «U-2», от летающих монстров до загадочных винтокрылов. Перед самым началом войны…

Все права защищены ©2006-2017. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!. Email: hi@poznovatelno.ru
Рейтинг@Mail.ru