|
4.3. Реализация аэростатического принципа полета
6 мая 1937 года после трехсуточного трансатлантического перелета на летном поле
в Лейкхорсте под Нью-Йорком потерпел катастрофу германский дирижабль
«Гинденбург», гигантский воздушный корабль длиной около 250 м, объемом 190 000 м3, с
четырьмя дизельными двигателями мощностью по 810 кВт, с 25 каютами, ресторанами,
салонами и библиотекой на борту.
 |
Рис. 4.3. К объяснению
аэростатического принципа полета |
Около ста пассажиров и членов экипажа погибли во
время катастрофы в результате возгорания, а затем взрыва водорода, которым была
наполнена оболочка дирижабля. Практически во всем мире после этой катастрофы были прекращены попытки
применить дирижабль (от франц. dirigeable – управляемый) в качестве пассажирского
воздушного транспорта (так называемый «синдром "Гинденбурга"»).
На долгие годы был сдан в архив самый экономичный в энергетическом смысле
способ создания подъемной силы  в атмосфере – за счет реализации аэростатического
принципа.
При полете дирижабля (рис. 4.3) аэростатическая подъемная сила
уравновешивает силу тяжести  дирижабля , а сила тяги двигателей
 – силу лобового
сопротивления  (и силу инерции при полете дирижабля с ускорением).
Подъемная (архимедова, выталкивающая)
сила аэростатических ЛА, которые
принято называть аппаратами легче воздуха, в соответствии с законом
Архимеда (по имени
древнегреческого ученого)
Y = W
rв
g,
где
|
W
|
–
|
объем газонаполненной оболочки аппарата,
м3;
|
|
rв |
–
|
плотность воздуха, вытесняемого
дирижаблем, кг/ м3;
|
|
g
|
–
|
ускорение свободного падения, м/с2.
|
Запишем силу тяжести дирижабля в виде
G = m0g = (mА + W rг )
g,
где
|
m
0 |
–
|
взлетная масса дирижабля;
|
|
m
А |
–
|
масса аппарата, определяемая как сумма
масс полезной нагрузки, различного
оборудования, силовой установки, топлива,
конструкции ( в том числе и наполняемой газом
оболочки объемом W );
|
|
Wrг |
–
|
масса заполняющего оболочку газа,
имеющего плотность
rг
. |
Необходимая для уравновешивания силы тяжести дирижабля подъемная сила
Y =
Wrв
g = (mА + Wrг )
g.
Отсюда (
rв
– rг
) W g = mА.
То есть для того, чтобы дирижабль с массой
mА смог совершать полет, необходимо,
чтобы плотность газа, заполняющего оболочку, была меньше плотности воздуха.
Необходимый для полета объем газонаполненной оболочки
 |
Напомним, что плотность воздуха (на уровне моря при температуре 0
°С)
rв
=1,29
кг/м3. Для заполнения оболочки обычно используется водород
(
rв
= 0,09 кг/ м3) или гелий (
rг
= 0,179 кг/ м3). Можно также заполнять оболочку подогретым воздухом, плотность
которого будет меньше плотности воздуха, окружающего ЛА.
В период Второй мировой войны в США возникла потребность долговременного
патрулирования океанских акваторий с целью организации противолодочной обороны, и
эту задачу с успехом решали дирижабли, которые входили в состав военно-морских сил
до 1961 года.
Быстрое истощение запасов углеводородного топлива на нашей планете и
появление принципиально новых транспортных задач побудили проектировщиков с
начала 70-х годов вновь обратиться к использованию аэростатического принципа полета.
|