Невероятно, но факт!
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.

ВВС ее Величества королевы

К концу первого десятилетия XX в. англичане значительно отставали в области авиастроения от своих французских коллег. К моменту объявления мобилизации в 1914 г. большая часть авиационного парка страны состояла из самолетов иностранного производства, в основном французских. Однако такое отставание было недолгим. Большой экономический, технический и научный потенциал страны позволил уже к середине первой мировой войны…

Первые реактивные

Еще в начале XX в. российский ученый К.Э. Циолковский предсказал, что вслед за эрой винтовых аэропланов наступит эра аэропланов реактивных. Он считал, что только с реактивным двигателем можно достичь сверхзвуковых скоростей. В 1937 г. молодой и талантливый конструктор A.M. Люлька предложил проект первого советского турбореактивного двигателя. По его расчетам, такой двигатель мог разогнать самолет до…

Воздушные тяжеловозы

Эти самолеты поражают своими размерами, и не зря. Ведь вес грузов, которые они поднимают в воздух исчисляется сотнями тонн. Одним из первых аппаратов-тяжеловозов стал созданный в ОКБ С.В. Ильюшина транспортный самолет «Ил-76», оснащенный турбореактивными двигателями. Первый полет «Ил-76» совершил в 1971 г., и уже в 1974 г. он начал поступать в авиаотряды. Отличительными особенностями этого…

Как создавались первые геликоптеры

Среди проектов летательных аппаратов, разработанных Леонардо да Винчи, можно встретить модель геликоптера со спиральным ротором из накрахмаленного льняного полотна. Предполагалось, что ротор будет приводиться в действие пилотом, который обмотает вокруг мачты веревку и, рванув за нее, приведет ротор во вращение, как это делали раньше, запуская в воздух игрушки. К сожалению, не сохранилось свидетельств современников о…

Выше, дальше, быстрее…

Пережив ужасы кровавой первой мировой войны люди считали, что теперь-то мир на земле установится надолго, ведь очень большая цена была заплачена за него. Но это была лишь попытка выдать желаемое за действительное. Историки, политики, военные понимали, что это еще не мир, а, скорее всего, передышка между двумя войнами. И на это были свои причины. Вначале…

Самолет – аппарат ХХ века

Наступила вторая половина XX в. Конструкция самолета, претерпев множество изменений, приобрела наконец привычный для нас вид. Ушли в небытие квадропланы, трипланы и практически не используются аппараты, построенные по схеме биплана. И поэтому, если в тексте встретится термин «крыло», мы не будем рисовать в своем воображении фантастические «этажерки», поднимавшиеся в небо в начале XX в., а…

Небесные “спортсмены” и “учителя”

Летчиков всего мира кроме любви к полетам объединяет еще одно обстоятельство — вне зависимости от того, служат они сейчас в военной или гражданской авиации, начинался их путь в небо с управления небольшим тренировочным самолетом-учителем. Самолет «АИР-14» был создан под руководством А.С. Яковлева в 1937 г. Это был одноместный учебно-тренировочный и спортивный самолет, который пошел в…

Вертолет “шагает” по планете

Дальнейшее развитие вертолетостроения было прервано первой мировой войной. Так как этот удивительный аппарат не успел до ее начала доказать свою «полезность» для военных, про винтокрылые машины на время забыли и все силы бросили на развитие самолетостроения. Но едва человечество покончило с кровопролитной войной, из разных стран мира все чаще и чаще стали поступать сведения о…

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…

Самолеты страны советов

Пожалуй, Российская империя пострадала в этот период сильнее остальных государств. Первая мировая война закончилась для нее социалистической революцией, которая в свою очередь переросла в кровопролитную гражданскую войну. Для страны наступило время голода, разрухи, хаоса. Не лучше обстояло дело и в области воздухоплавания и авиации. Первая попытка создания советского летательного аппарата была предпринята еще в годы…

Все права защищены ©2006-2020. Перепечатка материалов с сайта возможна только с указанием ссылки на сайт – Невероятно, но факт!.
Email: hi@poznovatelno.ru