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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
풍선. 발명과 생산의 역사
풍선 (간단하고 정확하지는 않음-풍선)은 비행을 위해 주변 공기의 밀도보다 낮은 밀도로 껍질에 둘러싸인 가스 (또는 가열 된 공기)의 양력을 사용하는 공기보다 가벼운 항공기입니다 (아르키메데스의 법칙에 따라). 최초의 열기구가 언제 어디서 들어왔는지 정확히 알 수 없습니다. 1973년에 놀라운 발견이 이루어졌습니다. 고대 잉카 제국의 현대 페루 영토에서 이중 곤돌라가 아래에 매달려 있는 XNUMX면체 형태의 껍질이 있는 풍선 이미지 - 셔틀이 발견되었습니다. 바위 그림. 또한 비행을 위한 열기구 준비, 불 피우기, 껍질에 뜨거운 공기 채우기, 비행하는 단계를 보여주었다. 쉘의 비교 치수도 표시되었습니다. 우리 동시대 사람들이이 계획에 따라 만든 풍선은 공중으로 들어 올려졌으며 XNUMX 분 안에 높이가 XNUMX 미터가되는 매우 실행 가능한 것으로 판명되었습니다. XIV 세기에 Saxony의 수도사 Albert는 불의 연기가 공기보다 훨씬 가볍고 불의 영향으로 공기가 팽창하기 때문에 그 안에서 상승한다고 썼습니다. XNUMX세기에 영국 과학자 Scaliger는 가장 얇은 금 껍질을 만들어 뜨거운 공기로 채우자고 제안했습니다. XNUMX년 후, Cyrano de Bergerac의 소설 "Another Light, or States and Empires of the Moon"이 등장했는데, 여기에는 항공 여행용 항공기에 대한 여러 흥미로운 프로젝트와 함께 열기구와 유사한 장치가 설명되어 있습니다. 소설의 주인공은 두 개의 밀폐된 연기로 가득 찬 껍질의 도움으로 거의 달 자체로 날아가 연기를 방출하고 껍질을 낙하산으로 사용하여 조용히 표면으로 내려갑니다. 연대기에 따르면 XNUMX 세기 전반기에 Ryazan 사무원 Kryakutny는 큰 공을 만들어 "불결하고 냄새 나는 연기를 붓고 올가미를 만들고 그 안에 앉았고 악령이 그것을 높이 들었다. 자작나무보다." 그러나 5년 1783월 600일 프랑스의 아농(Annon)에서 형제 에티엔느(Etienne)와 조제프 몽골피에(Joseph Montgolfier)가 27입방미터의 비단 공을 공중으로 들어올렸을 때부터 계산을 시작하는 것이 관례입니다. 공의 껍질은 내부에서 종이로 덮여 있었고 아래쪽 구멍에는 덩굴 격자가 고정되어 발판에 설치되었습니다. 무대 아래에서 불이 붙었고 연기와 함께 뜨거운 공기가 공을 1783km 높이까지 끌어 올렸습니다. 그래서 열기구라는 이름은 XNUMX년 XNUMX월 XNUMX일 수소로 가득 찬 풍선을 발사한 Charles 교수의 이름을 따서 명명된 Charlier와 대조적으로 나온 것입니다.
최초의 인간 비행은 21년 1783월 21일에 이루어졌습니다. 두 명의 무모한 사람이 탑승한 높이 45m의 거대한 풍선이 부드럽게 땅 위로 들어 올려졌습니다. 두 비행사 모두 부지런히 바구니에 불을 보관했습니다. 비행은 XNUMX분 동안 지속되었으며 발사 지점에서 XNUMXkm 떨어진 도시 외곽으로 부드러운 하강으로 끝이 났습니다. 그건 그렇고, Joseph Montgolfier는 그의 디자인의 공에 한 번만 올라 갔고 그의 형제 Etienne은 결코 일어나지 않았다는 점에 주목하는 것이 흥미 롭습니다!
열기구에 첫 번째 사람들이 올라간 지 열흘 후, Charles 교수는 직경 2미터의 껍질에 수소를 채우고 그의 조수인 Robert와 함께 공 아래에 매달린 곤돌라에 탑승했습니다. 비행은 5시간 400분 동안 약 2미터 고도를 통과했다. 착륙 후 Charles는 혼자 비행을 계속하기로 결정했습니다. 로버트는 착륙한 후 XNUMXkm XNUMX분의 고도까지 올라갔고, 일부 수소를 방출해 연착륙을 했다. 그러나 ... 곤돌라를 떠나면서 Charles는 "다시는 그러한 여행의 위험에 자신을 노출시키지 않을 것"이라고 맹세했습니다. 마지막 날까지 Charles는 Montgolfier와 풍선 발명의 영광에 대해 논쟁했습니다. 결국 가열된 공기가 있는 풍선은 Montgolfier보다 오래 전에 발명되었습니다. Charles는 공을 둘러싸고 무게 하중을 전달하는 로프 그물을 발명했으며 공기 앵커 밸브인 밸브를 발명했으며 모래를 안정기로 사용하는 최초의 사람이며 높이를 측정하는 기압계를 설계했습니다. 열기구에 비해 Charlier는 더 발전된 디자인이었습니다. 그러나 Charliers에는 큰 단점도 있었습니다. 이를 채우기 위해서는 발사 지점, 재료 집약적인 컨테이너, 비행 종료 후 공기보다 가벼운 가스(수소 또는 헬륨)를 공급해야 합니다. 이 가스는 대기 중으로 방출되어야 합니다. 이것은 수소 또는 헬륨으로 채워진 풍선을 작동하는 비용을 증가시켰습니다. 열기구와 찰리에는 XNUMX세기 후반까지 단기적인 흥망성쇠로 특징지어지는 우리 시대보다 훨씬 앞서 있었습니다. 특별히 주목할 만한 것은 없었습니다. 케이싱을 위한 새로운 내열 소재의 등장, 효율적인 버너는 그들에게 두 번째 생명을 불어넣었습니다.
풍선의 두 번째 탄생 직후 두 가지 전통적인 디자인의 장점을 결합한 결합 된 디자인이 나타났습니다. 껍질은 두 부분으로 나뉩니다. 위쪽은 가볍고 불연성 헬륨으로 채워져 있고 아래쪽은 뜨거운 공기로 채워져 있습니다. 비행 중 프로판, 에탄 또는 등유로 가열하여 특수 버너로 연소함으로써 비행사는 비행 고도를 조절합니다. 이 유형의 풍선은 1785년 뜨거운 공기와 수소의 혼합물로 채워진 풍선이 비행 중에 불이 붙었을 때 사망한 최초의 풍선 제작자 중 한 명인 Jean-Francois Pilatre de Rozier를 기리기 위해 때때로 로지에(rosier)라고 불립니다. 쉘의 공기를 가열하기 위한 연료의 선택은 열기구의 비행 성능을 결정하는 요소입니다. 결국 연료 킬로그램의 발열량이 클수록 비행에 필요한 연료가 적을수록 열기구의 성능 특성은 더 좋아집니다. 열기구는 더 오래 공중에 머물 수 있고, 비행할 수 있습니다. 더 멀리 떨어지거나 더 높은 곳으로 올라갑니다. 우리의 선배들은 먼저 나뭇가지, 짚, 석탄 등 공기를 가열하기 위해 태울 수 있는 모든 것을 사용했습니다. 나중에 그들은 기름, 가연성 가스, 숯으로 전환했습니다. 열기구의 공기를 빠르고 효율적으로 가열할 수 있고 저렴하고 저렴한 연료가 선택되었습니다. 결과적으로 우리는 프로판과 부탄을 같은 비율로 혼합하기로 결정했습니다. 사실, 그것은 휘발성이 적고 버너에 휘발성을 증가시키기 위해 추가 장치를 장착해야하기 때문에 순수한 프로판보다 다소 나쁩니다. Y.S. Boyko는 자신의 저서에서 "현대 열기구의 대다수는 프로판-부탄을 사용합니다. 일상 생활에 널리 퍼져 있고 저렴하며 보관 및 운송 기술이 잘 발달되어 있습니다."라고 말했습니다. 점화 및 소화가 용이하고 소량의 고체 연소 생성물 및 무독성. 버너도 인식할 수 없을 정도로 변경되었습니다. 이제 이들은 쉘에서 필요한 뜨거운 공기 온도를 자동으로 유지하는 조절 및 제어 메커니즘으로 포화 된 장치입니다. 가스 실린더는 일반적으로 알루미늄 합금으로 만들어집니다. 그 안에있는 액체 프로판은 10-20 기압의 압력하에 있으며 액체 프로판 위에는 기체 프로판이있어 비행 시작부터 끝까지 타는 심지로 들어갑니다. 심지의 연소력은 조절기에 의해 조정됩니다. 심지의 목적은 비행 중 메인 버너를 밝히는 것입니다. 쉘에서 필요한 공기 온도로 예열한 후 가스를 절약하기 위해 메인 버너가 꺼집니다. 조종사가 바리 미터에서 쉘의 공기 냉각으로 인한 열기구 하강의 시작을 알아 차리면 메인 버너가 다시 켜지고 공기가 가열되어 열기구가 상승합니다. 현대 열기구의 버너 전력은 1,8-4,6MW입니다. 그러나 풍선에 있는 연료를 태울 뿐만 아니라 봉투 안의 공기를 가열할 수 있습니다. 또 다른 열원인 태양이 있습니다. 그리고 껍질이 검은 색으로 칠해지면 태양 에너지가 축적됩니다. 이 원리에 따라 1973년 미국에서는 태양광 에너지만으로 날아가는 Solar Firefly 열기구가 만들어졌습니다. 프랑스에서는 태양의 적외선을 이용하여 많은 열기구를 개발했습니다. 그들은 MIR이라는 이름을 얻었습니다. 그들의 주요 차이점은 껍질의 공기가 적외선 범위의 대기 복사뿐만 아니라 지구에 의해서도 가열된다는 것입니다. MIR 쉘은 두 부분으로 나뉩니다. 상부는 알루미늄 마일라와 같은 쉘 외부 표면의 특수 코팅으로 인해 적외선 복사를 거의 방출하지 않으므로 열이 그 아래에 축적됩니다. 하부는 바닥에 구멍이 있는 투명한 폴리에틸렌 필름으로 되어 있습니다. 이러한 에어로 스탯이 열 흐름이 위쪽으로 향하는 지구의 영역 위로 날아갈 때 껍질이 가열되고 추가적인 에어로스테틱 양력이 나타납니다. 낮에는 풍선이 올라가고 밤에는 하강하지만 땅으로 떨어지지 않고 지구의 복사가 껍질의 높은 기온을 유지하기에 충분한 특정 높이까지 내려갑니다. 물론 풍선의 비행 고도는 지역의 위도와 연중 계절, 하늘의 선명도와 시간 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 성층권에서는 열로 인한 공기역학적 양력 태양과 지구는 항상 양수입니다. 즉, 풍선은 밤낮으로 지구의 전체 표면을 날 수 있습니다. 낮과 밤의 비행 고도를 통해 쉘 상단에 위치한 공기 밸브를 변경할 수 있으며 온보드 전원으로 구동되는 소형 엔진으로 제어됩니다. 밸브가 열리면 쉘의 따뜻한 공기가 밸브의 직경보다 큰 직경의 하단 구멍을 통해 들어오는 찬 공기로 대체됩니다. 또한 쉘의 부피는 일정하게 유지됩니다. 열기구를 이용한 여러 날의 비행은 비행사들의 경쟁심을 자극했습니다. 많은 항공 애호가들은 지구 주위를 비행하는 꿈을 꾸었습니다. 처음에는 어떤 바다라도 날아가려는 시도가 있었습니다. 대서양이 가장 적합한 것으로 판명되었으며 그 북부에는 수많은 항공 및 해로가 있습니다. 덕분에 비행을 모니터링하고 대서양을 비행하려는 무모한 사람을 찾기가 더 쉬워졌습니다. 14년 1984월 58일, 70세의 미국인 D. Kittinger는 전직 군사 시험 조종사였으며 메인 주 카리부 시에서 출발하여 강한 순풍 덕분에 약 XNUMX시간 만에 프랑스 해안을 빠져 나왔습니다. . 그의 비행 경로는 뉴펀들랜드를 지나 그린란드의 남쪽을 지나 아일랜드가 남동쪽으로 급격히 방향을 틀기 전에 달렸습니다. 유럽 전역에서 비행사는 착륙이 계획된 장소의 훨씬 남쪽에 있기 때문에 착륙 지점을 선택하기가 다소 어려웠습니다. 피레네 산맥 북부와 프랑스 지중해 연안을 따라 비행한 그는 이탈리아 사보나 시 근처의 숲이 우거진 지역에 착륙했습니다. 마무리가 어려웠고, 비행사는 XNUMXm 높이에서 곤돌라에서 튕겨져 나와 다리가 부러져 즉시 병원으로 이송됐다. 1998년 스티브 포셋은 비행 기록을 세웠습니다. 그는 새해 전날 비행기를 타고 곤돌라 전체를 프로판 실린더로 매달아 껍질 안의 공기를 더 오래 가열했습니다. 그러나 비행 중에 문제가 발생했습니다. 객실의 컴퓨터 난방 시스템이 고장나서 그는 얼어 붙기 시작했습니다. 나는 대기의 따뜻한 층으로 내려가야 했다. 914m의 고도에서 열기구 조종사는 Anapa 지역의 러시아 국경을 넘었습니다. 얼마 후 그는 비상 하강에 대한 신호를 받았습니다. 장비가 마침내 고장 났고 Krasnodar Territory의 Grechanaya Balka 농장 근처에 착륙해야했습니다. 1998년의 기록 보유자는 스위스 Bertrand Picard, 벨기에 Bim Verstraeten 및 영국인 Andy Elson으로 구성된 국제 크루였습니다. 유럽에서 시작하여 공 "Bratling Orbiter-2"에 큰 소란없이 하늘을 날아, 그들은 XNUMX 만 킬로미터 이상을 날았습니다. 그러나 악천후로 인해 버마에 상륙해야했습니다. 설렘이 커졌습니다. 1999년에는 여러 나라의 승무원들이 차례로 시작했지만 대부분 실패했습니다. 주요 투쟁은 유럽인들 사이에서 발발했습니다. 17년 1999월 XNUMX일 스페인에서 처음 출발한 영국인 Andy Elson과 Colin Prescott은 XNUMX일 이상 공중에서 비행하여 비행 시간과 범위에 대한 세계 기록을 경신했지만 여전히 착륙할 수 밖에 없었습니다. 연료가 바닥났습니다. 기록 보유자들에 이어 1월 XNUMX일 일요일 아침 스위스의 샤토 드유(Chateau d'Eu)에서 시작된 또 다른 풍선이 같은 목표를 가지고 지구 주위를 논스톱으로 비행하기 위해 돌진했습니다. 그의 지휘관은 유명한 스위스 과학자이자 여행자인 Auguste Picard - Bertrand의 손자였습니다. 그는 악천후와 중국 영공 비행에 대한 베이징의 허가 부족이라는 두 가지 이유로 제 시간에, 즉 새해 전날에 발사하지 못했습니다. Orbiter 3의 구획은 헬륨이 아닌 프로판으로 채워져 있어 Elson과 Prescott의 풍선보다 크고 무거운 것으로 밝혀졌습니다. 높이는 55미터, 무게는 9톤입니다. 그러나 그는 많은 양의 연료를 공급할 수 있었고, 결국에는 그 결과를 얻었습니다. S. Nikolaev는 Tekhnika-Youth 잡지에 "Picard와 그의 파트너인 영국 조종사 Brian Jones는 16일 안에 지구 일주를 하기를 희망했습니다. 이점으로 중국 남부를 비행할 수 있는 허가를 얻었습니다. 그러나 , 원정대는 단순하지 않았다. "피카르는 유리한 성층권 해류를 놓칠까 두려워서 좋은 날씨를 기다리지 않고 강한 지상풍으로 시작해야 했습니다. 시작하자마자 그들은 스페인으로 옮겨졌습니다. 그러나 그들은 해냈습니다. 비행 방향을 약간 똑바르게 하기 위해 모리타니를 통과하여 유리한 기류로 인도, 중국 및 태평양을 건너 캘리포니아로 보냈습니다. 여러 번 공이 얼어붙어 높이가 급격히 떨어지기 시작했습니다. 산소 공급 및 볼 제어 시스템에도 오작동이있었습니다 ... 열여덟 번째 날에 열기구 "Orbiter-3"이 미대륙을 지나 대서양을 넘었을 때 비로소 열기구 비행사들은 탐험의 성공적인 결과를 진지하게 희망하기 시작했습니다. 희망은 그들에게 힘을 주었지만 그 당시에는 이미 고갈되었습니다. 비행사는 검문소에 히터 중 하나가 고장났으며 기내 온도가 섭씨 XNUMX도를 넘지 않았다고 보고했습니다. 둘 다 감기가 심합니다. 정신과 의사인 Bertrand Piccard는 힘을 회복하기 위해 최면에 의존해야 했습니다.
21월 800일 오전 XNUMX시경, XNUMX만 킬로미터 이상을 비행한 엄청나게 피곤한 비행사는 비좁은 객실을 떠날 수 있었습니다. 그들은 카이로에서 남서쪽으로 XNUMXkm 떨어진 무트(Mut) 마을 근처에 착륙하면서 "독수리가 착륙했다"고 무선으로 스위스에 보냈다. 그래서 기록이 세워졌습니다. 현대의 비행사는 지금 무엇을 꿈꾸어야 할까요? 양쪽 극 위를 날아가는 것에 대해? 또는 전 세계에서 열기구 경주를 주선합니다. 누가 전 세계를 더 빨리 여행할까요? 아마도 다른 길로 가는 것이 더 합리적일 것입니다. NASA 전문가들은 천문학 연구를 위해 거대한 호박 모양의 풍선을 만들었습니다. 직경은 약 128m, 높이는 78m입니다. 2001년 봄에 시도한 중 하나는 실패로 끝났습니다. 공은 누출로 인해 가라앉아 20km 높이까지 치솟았다. 그러한 거인은 35kg의 과학 장비로 고도 1350km에 떠 있고 최대 XNUMX 일 동안 공중에 머무를 것으로 가정합니다. 그리고이 시간 동안 유리한 바람이 있으면 지구 주위를 XNUMX 번 날 것입니다. 이 경우 모든 제어는 무선 및 자동 조종 장치를 사용하여 수행됩니다. 온보드 시스템에 전력을 공급하기 위해 태양 전지판을 사용할 것으로 예상됩니다. 풍선을 발사하는 것은 위성을 발사하는 것보다 최소 XNUMX배 이상 비용이 적게 들고 낙하산 탑재 장비는 여러 번 사용할 수 있습니다. 또 다른 독창적인 프로젝트는 미국 디자인 학생인 Eric Reuter와 David Goodwin이 제안한 것입니다. 180미터 비행선은 이발선처럼 하늘에 떠 있을 것입니다. 수직 구조의 하단 부분은 안정 용골 역할을 하는 반면 헬륨으로 채워진 폰툰(중앙 XNUMX개와 XNUMX개 측면)은 돛으로 작동합니다. 거대한 풍선은 과학 기지 또는 관광 항공기로 사용할 수 있습니다. 저자: Musskiy S.A.
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