Впервые воздушное судно поднялось в воздух 21 ноября 1783 года, и люди смогли летать в небе, как птицы. С тех пор конструкция аэростата мало изменилась и сейчас, как и двести лет назад, пилоты продолжают подниматься в облака.
В Белгородской области тоже есть своя Федерация воздухоплавания. Её возглавляет Вадим Радченко. Он объяснил, какие существуют аэростаты, чем они отличаются, и кто может стать пилотом надувного воздушного судна.
Почему одни шары летают, а другие – нет?
Нелетающие шарики наполнены обычным воздухом, таким, который их окружает, и у них нет тяги вверх.
Как же заставить воздушный шар полететь? Нужно наполнить его газом, который легче воздуха, например, водородом или гелием. Или можно подогреть воздух внутри шарика. В процессе нагрева он станет легче, чем холодный воздух, и взлетит. По такому принципу и работают аэростаты.
Газовые воздушные шары называются «шарльеры», по имени изобретателя Жака Александра Сезара Шарля. А заполненные тёплым воздухом – «монгольфьеры», по фамилии французских братьев-изобретателей Монгольфье. Ещё есть комбинированные аэростаты «розьеры», в их оболочке расположена ёмкость с газом, но шар ещё и подогревается.
Проверим на опыте
- Подержите лёгкий полиэтиленовый пакет над чем-нибудь тёплым (чтоб подогретый воздух проник внутрь), а потом просто отпустите его. Пакет полетит вверх, но далеко он не улетит, потому что воздух внутри быстро остынет. Похожий принцип работы используется и в больших воздушных шарах. Только в них воздух постоянно подогревается, чтобы шар не остывал и мог летать.
Случайное открытие
В 1783 году братья Монгольфье построили первый аэростат. По поводу этого изобретения существует множество легенд. По одной из них, когда мимо тёплого камина проходила служанка, порывом ветра нагретый воздух попал ей под юбку, и она немного приподнялась. Братья, увидев это, решили попробовать по такому принципу сделать летательный аппарат. Они владели бумажной фабрикой и, взяв большой мешок, оклеили его бумагой, чтобы воздух не выходил. Вот так получился первый аэростат, который поднялся в воздух. Это случилось 5 сентября 1783 года. Дальше братья решили испытать летательный аппарат на животных, так первыми воздухоплавателями в истории стали баран, петух и утка. И только потом, когда они приземлились живыми и здоровыми, изобретатели решились на полёт с людьми.
21 ноября 1783 года впервые поднялись и благополучно спустились на монгольфьере люди: учёный-химик Жан-Франсуа Пилатр де Розье и офицер королевской гвардии, маркиз Франсуа Лоран д’Арланд. Произошло это в западном пригороде Парижа. Из замка под названием де ла Мюэт воздухоплаватели на шаре, наполненном горячим воздухом, поднялись на высоту 915 метров и, пролетев расстояние в девять километров, плавно приземлились на открытой местности. Полёт продлился 25 минут.
Жан-Франсуа Пилатр де Розье хотел в 1785 году первым пересечь пролив Ла-Манш на газовом воздушном шаре, но тот работал на водороде – огнеопасном газе (в те времена не знали, как добывать гелий) и во время полёта шар загорелся. Пилатр де Розье вместе со своим спутником Роменом погибли. В честь него комбинированные воздушные шары и назвали «розьерами».
После изобретения аэростатов люди начали массово летать. Пилоты отрывались от земли и парили в небе, тогда это было удивительное и в то же время страшное зрелище, собиравшее множество зрителей. Многие воздухоплаватели начали гастролировать и проводить полёты на воздушном шаре, как цирковые фокусы. Но вместе с этим учёные наблюдали, как шар себя ведёт, изучали атмосферу. Это дало большой толчок к развитию науки.
Трансформация аэростатов
Вначале люди предполагали, что аэростат не просто поднимается вверх за счёт нагревания воздуха. Они думали, что в небесах есть «электрическая твердь» и во время сжигания шерсти (которая использовалась как топливо для получения газа) она электризует оболочку, притягивая шар к себе. Позже поняли, что шар поднимается за счёт нагретого воздуха и перестали использовать жаровню с соломой и овечьей шерстью.
Со временем аэростаты стали делать всё больше и больше. Люди начали летать как на тепловых, так и на водородных аэростатах. Жаровни становились безопаснее, а когда люди открыли природный газ и изобрели баллоны для его хранения, стали летать с помощью него. Сейчас все шарльеры летают на природном газе, примерно на таком, который горит у нас в газовых плитах или которым заправляются автомобили.
Это интересно!
- В газовых аэростатах газ сжигают в специальных горелках, они поддерживают температуру в оболочке. Для того чтобы поднять одного человека, нужно около 1500-1800 кубических метров оболочки. Для сравнения: самая большая железнодорожная цистерна вмещает примерно 140-150 кубических метров, представьте себе 10 таких цистерн – получится один аэростат, который поднимает одного человека. Чем выше человек поднимается, тем больше должна быть оболочка. Для поднятия пилота и троих пассажиров нужно 2500 кубических метров. А для поднятия 12-13 человек нужна оболочка больше 6000 кубических метров.
С 1783 года до наших дней принцип работы аэростатов мало чем отличается. Изменилась только ткань, которую используют для оболочки. Её обрабатывают специальной пропиткой, чтобы не выпускать тёплый воздух, она более устойчива к ультрафиолету, чтобы солнечные лучи её не разрушали. Но каждый аэростат имеет свой срок службы – около 500 лётных часов. Неизменной осталась гондола (корзина для пассажиров), которая по старинке плетётся из лозы или ротанга (твёрдых стеблей ротанговой пальмы).
Чаще для корзин используют ротанг, он легче в использовании, обладает хорошей прочностью, гибкостью и при посадках хорошо держит динамические (силовые) нагрузки. В Японии пробовали сделать корзину из композитных материалов (изготовленных из двух или более компонентов с разными физическими и химическими свойствами), но конструкция не прошла испытания и сломалась.
Как проходит полёт на аэростате
Аэростат поднимается на высоту, которую разрешает диспетчер аэропорта.
«Обычный полёт проходит на высоте 300-500 метров, но тут ограничения идут не по аэростату, а по кислороду. Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше кислорода в воздухе. Без специальных дыхательных приборов – маски и баллона – разрешено летать до четырёх километров. Самый большой полёт, который мы совершали в Белгороде с кислородными баллонами, прошёл на высоте 5848 метров. Это был специальный полёт к 50-летию полёта Юрия Гагарина и с 5555 метров с аэростата прыгал парашютист. Ещё большая разница между высотой и поверхностью в температуре. На высоте разница примерно в 30 градусов. Если мы взлетали, и на земле была температура +20 градусов, то на высоте шести километров она уже –10 градусов. В среднем снижение в пять-шесть градусов приходится на каждый километр. Высоко летать интересно, но холодно и без кислорода нельзя это делать. А ещё, помимо дыхания для воздухоплавателей, горелка тоже требует кислорода. В полёт мы берём баллоны и для дыхания, и с техническим кислородом, который подпитывает горелку», – рассказал Вадим Радченко.
Как аэростаты готовят к полёту и как стать пилотом аэростата? Подробности здесь.
Важно: в связи с оперативной обстановкой в Белгородской области, запуски аэростатов и воздушных шаров в регионе временно запрещены.