§ 15. Повітроплавання
Пригадайте
Аеростати
Хоча ми часто не помічаємо повітря, воно нас завжди оточує, де б ми не були: на поверхні Землі, де ми живемо, а також на багато кілометрів угору. Фактично, ми живемо на дні повітряного океану. А отже, у цьому океані також можна плавати, як і у водному.
Сьогодні на святах ми бачимо повітряні кульки, які не падають на підлогу, а злітають угору. Чому так відбувається?
Відповідь на звороті картки!
Аби кульки літали, їх заповнюють гелієм — газом, густина якого майже в 7 разів менша, ніж у повітря.
Як ви пам’ятаєте, якщо густина тіла (або середня густина) менша, ніж у води, то воно спливає на її поверхню. Це справедливо й для газів: газ із густиною меншою, ніж у повітря, здійматиметься в повітрі вгору.
Спосіб польоту, що ґрунтується на виштовхувальній силі повітря, називають аеростатичним (від грец. aer — повітря та statos — нерухомий).
Аеростатичний принцип польоту вперше застосували в Китаї. 1306 року придворні фокусники виготовили повітряні ліхтарики для розважальних заходів. Знизу ліхтаря прикріплювали джерело полум’я, яке розігрівало повітря всередині. Гаряче повітря має меншу густину, ніж холодне, у результаті чого виникає виштовхувальна сила.
Виштовхувальну силу повітря можна використовувати для мандрівок у повітряному океані. Для цього виготовляють величезні повітряні кулі, які також називають аеростатами.
Коли відбувся перший політ на аеростаті?
Відповідь на звороті картки!
Це відбулося 1783 року в Парижі. Аеростат «Ad Astra» (від лат. «До зірок») сконструйований братами Монгольф’єр. Уперше в історії 21 листопада 1783 року двоє аеронавтів піднялися на ньому в небо й пролетіли майже 10 км упродовж 25 хвилин на висоті близько 1 км.
Ідеєю аеростатичного повітроплавання захопилися наукова спільнота, а також мандрівники й мандрівниці. І до сьогодні по всьому світу організовують перегони на аеростатах. В Україні Повітроплавне товариство «Монгольф’єр» улаштовує фестивалі повітряних куль. А метеорологи запускають метеорологічні аеростати (метеозонди), які здіймаються у стратосферу і вимірюють там характеристики повітря (вологість, тиск тощо).
У першій половині ХХ століття дуже популярними були гігантські пасажирські аеростати — дирижаблі (від фр. dirigeable — керований), якими мандрували з Європи до Америки. На відміну від звичайних аеростатів, вони були обладнані пропелерами, якими екіпаж керував, щоби спрямовувати рух.
На звороті картки ви можете прочитати більше про ці дивовижні літальні апарати.
Плакат 1937 року з рекламою пасажирських перевезень із Гамбурга (Німеччина) до Буенос-Айреса (Аргентина)
У першій половині ХХ століття дирижаблі були зручною заміною морських кораблів, адже мандрівка дирижаблем з Європи до Америки тривала 2–3 дні, а кораблем — до 2 тижнів.
У величезній гондолі дирижаблів були каюти, ресторани й оглядові палуби. За один рейс дирижабль перевозив із комфортом кілька десятків пасажирів.
Завдання 1
Літаки
Здавна люди спостерігали за птахами і мріяли так само літати в небі. За легендою, одній людині — давньогрецькому міфологічному персонажу Ікарові — все ж таки вдалося піднестися ближче до Сонця. Утім, реальні польоти «на крилах» стали можливими порівняно недавно.
Перші відомості про машину для польоту з’явилися 1716 року. А конструювання літальних машин почало розвиватися в ХІХ столітті, коли до них приєднали двигун.
Сьогодні крилаті машини ми називаємо літаками. Якщо в аеростатів середня густина менша, ніж у повітря (тому вони ним і витискуються), то в літаків середня густина більша, ніж у повітря.
На відміну від аеростатів, у літаках застосовано аеродинамічний принцип (від грец. dynamis — сила) — повітря внаслідок руху виявляє підйомну силу.
Підйомну силу повітря можна відчути лише за великої швидкості руху. Що більша швидкість руху літака та більші крила, то більша підйомна сила. Коли підйомна сила перевищить силу тяжіння, літак злітає в повітря. Зазвичай це стається за швидкості не менше 180 км/год. Літак для польоту має постійно рухатися. Лише він зупиниться або дуже загальмується, підйомна сила зникне.
Перші двигуни, які монтували на літаки, були гвинтовими, або пропелерними. Гвинтовий двигун для тяги використовує повітря, тож він не дієвий на дуже великих висотах (у стратосфері). До того ж літаки з такими двигунами помірно повільні — їхня швидкість не більша
за 700 км/год.
У другій половині ХХ століття популярними стали реактивні двигуни. Під час згоряння пального в такому двигуні утворюється багато газуватих речовин, які з великою швидкістю викидаються із сопла. У такий спосіб літак нібито «відштовхується» від газуватих продуктів згоряння і рухається в протилежному напрямку.
Із сопла реактивного двигуна з великою силою виривається струмінь розпечених газуватих продуктів згоряння пального: під час руху літак нібито відштовхується від цього струменя.
Реактивний спосіб руху дає можливість літати в безповітряному просторі, що й використовують у космічних кораблях.
Порівняно з пропелерними, реактивні літаки можуть літати набагато вище і швидше, навіть швидше за звук. Найбільшу швидкість продемонстрував розвідний літак Lockheed — 3530 км/год! Проте реактивні літаки дорожчі у використанні.
Завдання 2
Гелікоптери
Ще один тип літальних апаратів, що використовує гвинтовий двигун, — гелікоптер (від грец. heliks — гвинт і pteron — крило), або вертоліт, або гвинтокрил. У них несучий (основний) гвинт прикріплений зверху й обертається в горизонтальній площині. Якщо гелікоптер перебуває в повітрі, несучий гвинт, що обертається, примушує обертатися корпус гелікоптера у зворотному напрямку. Щоб уникнути цього, у хвостовій частині гелікоптера розташований ще один гвинт, який обертається у вертикальній площині.
У більшості моделей гелікоптерів максимальна висота польоту становить 6 км, тому, приміром, на Еверест гелікоптери злетіти не можуть. Проте вони маневрені, можуть злітати вертикально майже з будь-якого майданчика та зависати в одній точці.
Ігор Сікорський
(1889–1972)
видатний авіаконструктор, розробник серійних гелікоптерів.
1908 року в Києві зібрав свою модель гвинтокрила, а 1939 року у США заснував компанію «Sikorsky Aircraft», де налагодив промислове виробництво гелікоптерів.
У США його називають батьком світового гелікоптеробудування.
Завдання 3
Підсумуємо
Завдання 4
Ключова думка параграфа
Літальні апарати використовують повітря для створення підйомної тяги за різним принципами — аеростатичним або аеродинамічним.
