Մթնոլորտի հետ փոխազդող ինքնաթիռները բաժանվում են երկու լայն կատեգորիաների՝ օդից թեթև և օդից ավելի ծանր: Այս բաժանումը հիմնված է թռիչքի տարբեր սկզբունքների վրա։ Առաջին դեպքում բարձրացնող ուժ ստեղծելու համար օգտագործում են Արքիմեդի օրենքը, այսինքն՝ օգտագործում են աերոստատիկ սկզբունքը։ Օդից ծանր տրանսպորտային միջոցներում բարձրացնող ուժն առաջանում է մթնոլորտի հետ աերոդինամիկ փոխազդեցության պատճառով: Մենք կանդրադառնանք առաջին կատեգորիայի՝ օդից ավելի թեթև ինքնաթիռներին։
Վերելք օդի օվկիանոսում
Մի սարքը, որն օգտագործում է Արքիմեդյան - լողացող ուժ՝ բարձրացնելու համար, կոչվում է փուչիկ: Սա օդանավ է, որը հագեցած է տաք օդով կամ գազով լցված պատյանով, որն ավելի ցածր խտություն ունի, քան շրջապատող մթնոլորտը։
Գազի խտության տարբերությունը պատի ներսում և դրսում առաջացնում է ճնշման տարբերություն, որի պատճառով առաջանում է աերոստատիկ լողացող ուժ։ Սա Արքիմեդի գործողության սկզբունքի օրինակ է։
Օդից ավելի թեթև ինքնաթիռի բարձրացնող առաստաղը որոշվում է պատյանի ծավալով և առաձգականությամբ, դրա լցման ձևով ևմթնոլորտային գործոններ - հիմնականում օդի խտության անկում բարձրության հետ: Անօդաչու վերելքի ռեկորդը մինչ օրս 41,4 կմ է, անօդաչուները՝ 53 կմ։
Ընդհանուր դասակարգում
Փուչիկը ամբողջ դասի ինքնաթիռների ընդհանուր անվանումն է: Նախ, բոլոր օդապարիկները բաժանվում են չկառավարվող (փուչիկներ) և կառավարվող (օդային նավեր): Կան նաև կապակցված փուչիկներ, որոնք օգտագործվում են տարբեր տարածքներում որոշակի հատուկ առաջադրանքների համար:
1. Փուչիկներ. Օդապարիկով թռիչքի սկզբունքը չի ենթադրում օդանավը հորիզոնական հարթությունում կառավարելու հնարավորություն։ Օդապարիկը չունի շարժիչ և ղեկ, հետևաբար, օդաչուն չի կարող ընտրել իր թռիչքի արագությունն ու ուղղությունը։ Գնդակի վրա բարձրության կարգավորումը հնարավոր է փականների և բալաստի օգնությամբ, բայց հակառակ դեպքում դրա թռիչքը օդային հոսանքների երկայնքով շեղում է: Ըստ լցոնիչի տեսակի՝ լինում են երեք տեսակի փուչիկներ՝
- Տաք օդապարիկներ.
- Շառլիեր գազալցումով. Ամենից հաճախ այդ նպատակների համար օգտագործվել են (և շարունակում են օգտագործվել) ջրածինը և հելիումը, բայց երկուսն էլ ունեն իրենց թերությունները։ Ջրածինը չափազանց դյուրավառ է և օդի հետ պայթուցիկ խառնուրդ է ստեղծում: Հելիումը չափազանց թանկ է։
- Rosieres-ը փուչիկներ են, որոնք համատեղում են երկու տեսակի միջուկներ։
2. Օդային նավերը (ֆրանս. dirigeable - «վերահսկվող») ինքնաթիռներ են, որոնց դիզայնը ներառում է էլեկտրակայան և հսկիչ սարքեր։ Իր հերթին, օդանավերը դասակարգվում են ըստ բազմաթիվ չափանիշների՝ ըստ կոշտությանպատյանները, ըստ էներգաբլոկի և շարժիչի տեսակի, լողացող ուժի ստեղծման եղանակով և այլն։
Օդագնացության վաղ պատմություն
Առաջին հուսալի սարքը, որը օդ բարձրացավ Արքիմեդյան ուժի օգնությամբ, հավանաբար պետք է համարել չինական լապտեր: Տարեգրությունում նշվում են լամպից տաք օդի ազդեցության տակ բարձրացող թղթե տոպրակներ։ Հայտնի է, որ նման լապտերները ռազմական գործերում որպես ազդանշանային միջոց օգտագործվել են դեռևս 2-3-րդ դարերում; հնարավոր է, որ դրանք նախկինում հայտնի են եղել։
Արևմտյան տեխնիկական միտքը հանգեցրեց նման սարքերի հնարավորության գաղափարին մինչև 17-րդ դարի վերջը՝ գիտակցելով մարդկային թռիչքի համար մկանային թռչող սարքեր ստեղծելու փորձերի անիմաստությունը: Այսպիսով, ճիզվիտ Ֆրանչեսկո Լանան նախագծել է օդանավ, որը բարձրացել է տարհանված մետաղական գնդակների օգնությամբ։ Այնուամենայնիվ, դարաշրջանի տեխնիկական մակարդակը ոչ մի կերպ թույլ չտվեց իրականացնել այս նախագիծը։
1709 թվականին քահանա Լորենցո Գուզմաոն Պորտուգալիայի թագավորական արքունիքին ցույց տվեց մի ինքնաթիռ, որը բարակ պատյան էր, որի օդը տաքանում էր ներքևից կախված բրազի միջոցով: Սարքին հաջողվել է մի քանի մետր բարձրանալ։ Ցավոք, Գուզմաոյի հետագա գործունեության մասին ոչինչ հայտնի չէ։
Օդագնացության սկիզբ
Օդից թեթև առաջին օդանավը, որի հաջող փորձարկումը պաշտոնապես գրանցվեց, օդապարիկ եղբայրներ Ժոզեֆ-Միշել և Ժակ-Էտյեն Մոնգոլֆիերն էին: 1783 թվականի հունիսի 5-ին այս օդապարիկը թռավ ֆրանսիական Աննոն քաղաքի վրայով՝ հաղթահարելով.2 կմ 10 րոպեում։ Բարձրացման առավելագույն բարձրությունը մոտ 500 մետր էր: Գնդակի պատյանը կտավ էր՝ ներսից թղթի վրա փակցված; Որպես լցոնիչ օգտագործվել է թաց բուրդի և ծղոտի այրման ծուխը, որից հետո երկար ժամանակ այն կոչվում էր «օդապարիկի գազ»։ Ինքնաթիռը, համապատասխանաբար, ստացել է «տաք օդապարիկ» անվանումը։
Գրեթե միաժամանակ՝ 1783 թվականի օգոստոսի 27-ին, Ջրածնով լցված օդապարիկը, որը նախագծել էր Ժակ Շառլը, օդ բարձրացավ Փարիզում։ Կեղևը պատրաստված էր մետաքսից, որը ներծծված էր կաուչուկի լուծույթով տորպենտինի մեջ։ Ջրածինը ստացվել է երկաթի թիթեղները ծծմբաթթվի ազդեցության ենթարկելով։ 4 մետր տրամագծով գնդակը մի քանի օր լցված էր՝ ծախսելով ավելի քան 200 կիլոգրամ թթու և գրեթե կես տոննա երկաթ։ Առաջին charlier-ն անհետացել է ամպերի մեջ՝ 300.000 հանդիսատեսի աչքի առաջ։ Օդապարիկի պարկուճը, որը պայթել է մթնոլորտում, 15 րոպե անց ընկել է Փարիզի մերձակայքում գտնվող գյուղական հատվածում, որտեղ այն ոչնչացվել է վախեցած տեղացիների կողմից։
Առաջին անձնակազմով թռիչքներ
Աերոնավիգացիոն ապարատի առաջին ուղեւորները, որոնք օդ բարձրացան 1783 թվականի սեպտեմբերի 19-ին Վերսալում, ամենայն հավանականությամբ, անանուն էին: Աքաղաղը, բադը և խոյը օդապարիկով զամբյուղի մեջ թռչում էին 10 րոպե և 4 կմ հեռավորության վրա, որից հետո բարեհաջող վայրէջք կատարեցին։
Մարդկանց թռիչքը օդապարիկով առաջին անգամ տեղի է ունեցել 1783 թվականի նույն բեկումնային տարվա նոյեմբերի 21-ին։ Այն պատրաստել են ֆիզիկոս Ժան-Ֆրանսուա Պիլատր դը Ռոզիեն և նրա երկու ընկերները։ Այնուհետև, նոյեմբերին, դե Ռոզիեն համախմբեց իր հաջողությունը օդապարիկով թռչող էնտուզիաստ Մարկիզ Ֆրանսուայի հետ:Լորան դ'Առլանդ. Այսպիսով, ապացուցվեց, որ ազատ թռիչքի վիճակը անվտանգ է մարդկանց համար (կասկածներ դեռևս կային):
Դեկտեմբերի 1, 1983 (իսկապես նշանակալից տարի ավիացիայի համար!) Շարլիերը նույնպես օդ բարձրացավ՝ տեղափոխելով անձնակազմը, որը, բացի Ջ. Չարլզից, ներառում էր մեխանիկ Ն. Ռոբերտը։
Հետագա տարիներին երկու տեսակի օդապարիկներով թռիչքները շատ լայնորեն կիրառվեցին, բայց գազային օդապարիկները դեռևս որոշ առավելություններ ունեին, քանի որ տաք օդապարիկները շատ վառելիք էին սպառում և զարգացնում փոքր վերելակ: Մյուս կողմից, վարդագույնները համակցված տիպի գնդակներ են, որոնք չափազանց վտանգավոր են ստացվել։
Փուչիկ ծառայության մեջ
Փուչիկները շատ շուտով սկսեցին ծառայել ոչ միայն զվարճանքի, այլ նաև գիտության և ռազմական գործերի կարիքներին։ Նույնիսկ առաջին թռիչքի ժամանակ Չարլզն ու Ռոբերտը զբաղված էին մեծ բարձրության վրա օդի ջերմաստիճանի և ճնշման չափմամբ։ Հետագայում գիտական դիտարկումները հաճախ արվում էին օդապարիկներից։ Դրանք օգտագործվել են Երկրի մթնոլորտի և գեոմագնիսական դաշտի, իսկ ավելի ուշ տիեզերական ճառագայթների ուսումնասիրության համար։ Փուչիկները լայնորեն օգտագործվում են որպես օդերևութաբանական զոնդեր։
Զինվորական օդապարիկներով ծառայությունը սկսվել է Ֆրանսիական հեղափոխության ժամանակ, երբ կապակցված փուչիկները սկսեցին օգտագործվել թշնամուն հսկելու համար: Հետագայում նման սարքերը օգտագործվել են բարձր բարձրության հետախուզության և կրակի կարգավորման համար ոչ միայն 19-րդ, այլև 20-րդ դարի առաջին կեսին։ Հայրենական մեծ պատերազմի ժամանակ կապակցված պատնեշ փուչիկները տարր էինԽոշոր քաղաքների հակաօդային պաշտպանություն. Սառը պատերազմի ժամանակաշրջանում ՆԱՏՕ-ի հետախուզությունը ԽՍՀՄ-ի դեմ կիրառում էր բարձր օդապարիկներ: Բացի այդ, մշակվել են կապակցված օդապարիկներ օգտագործող սուզանավերի հեռահար կապի համակարգեր։
Բարձր և բարձր
Ստրատոսֆերային օդապարիկը «charlier» տիպի օդապարիկ է, որն ունակ է բարձրանալ դեպի Երկրի մթնոլորտի վերին հազվագյուտ շերտեր՝ ստրատոսֆերա՝ ելնելով դիզայնի առանձնահատկություններից։ Եթե թռիչքը կառավարվում է, ապա այդպիսի օդապարիկը լցվում է հելիումով։ Անօդաչու թռչելու դեպքում այն լցվում է ավելի էժան ջրածնով։
Բարձր բարձրությունների վրա օդապարիկ օգտագործելու գաղափարը պատկանում է Դ. Ի. Մենդելեևին և արտահայտվել է նրա կողմից 1875թ. Անձնակազմի անվտանգությունը, ըստ գիտնականի, պետք է ապահովեր կնքված օդապարիկով գոնդոլը։ Սակայն նման ինքնաթիռի ստեղծումը պահանջում է բարձր տեխնիկական մակարդակ, ինչին հաջողվել է հասնել միայն 1930թ. Այսպիսով, թռիչքի պայմանները պահանջում են ստրատոսֆերային օդապարիկի հատուկ դասավորություն, թեթև մետաղների և համաձուլվածքների օգտագործում, բալաստի արտանետման համակարգերի մշակում և ներդրում և գոնդոլային ջերմակարգավորում և շատ ավելին։
Առաջին ստրատոսֆերային FNRS-1 օդապարիկը ստեղծել է շվեյցարացի գիտնական և ինժեներ Օգյուստ Պիկարդը, ով Պ. Կիպֆերի հետ միասին առաջին անգամ բարձրացել է ստրատոսֆերա 1931 թվականի մայիսի 27-ին՝ հասնելով 15785 մ բարձրության։։
Այս ինքնաթիռների ստեղծումը հատկապես մշակվել է ԽՍՀՄ-ում։ Ստրատոսֆերա թռիչքների բազմաթիվ ռեկորդներ սահմանվել են 1930-ականների երկրորդ կեսին խորհրդային օդագնացների կողմից:
1985թ.՝ խորհրդային տարածքի իրականացման ժամանակVega նախագիծը Վեներայի մթնոլորտում արձակեց երկու ստրատոսֆերային օդապարիկներ՝ լցված հելիումով: Նրանք աշխատել են մոտ 55 կմ բարձրության վրա ավելի քան 45 ժամ։
Առաջին օդանավ
Հորիզոնական թռիչքով կառավարվող օդապարիկ ստեղծելու փորձերը սկսեցին արվել օդապարիկների և charliers-ի առաջին թռիչքներից գրեթե անմիջապես հետո: J. Meunier-ն առաջարկել է օդանավին տալ էլիպսոիդ ձև, կրկնակի պատյան՝ բալոնետով և սարքավորել այն մկանային ուժով շարժվող պտուտակներով։ Այնուամենայնիվ, այս գաղափարը պահանջում էր 80 հոգու ջանքեր…
Երկար տարիներ թռիչքի պայմանների համար համապատասխան էներգաբլոկի բացակայության պատճառով կառավարվող օդապարիկը մնում էր միայն երազանք։ Այն հնարավոր եղավ իրականացնել միայն 1852 թվականին Անրի Գիֆարդի կողմից, ում մեքենան իր առաջին թռիչքը կատարեց սեպտեմբերի 24-ին։ Գիֆարդի օդանավն ուներ ղեկ և 3 ձիաուժ հզորությամբ շոգեշարժիչ, որը պտտեցնում էր պտուտակը։ Գազով լցված պատյանի ծավալը կազմել է 2500 մ3։ Դիրանավի փափուկ կեղևը ենթարկվում էր փլուզման մթնոլորտային ճնշման և ջերմաստիճանի փոփոխություններով:
Առաջին օդանավի թռիչքից հետո երկար ժամանակ ինժեներները փորձում էին հասնել շարժիչի հզորության և քաշի օպտիմալ համադրությանը, բարելավել սարքի պատյանի և գոնդոլայի դիզայնը։ 1884 թվականին օդանավի վրա տեղադրվել է էլեկտրական շարժիչ, իսկ 1888 թվականին՝ բենզինային։ Դիրային նավերի արդյունաբերության հետագա հաջողությունը կապված էր կոշտ պատյանով մեքենաների մշակման հետ։
Զեպելինների հաջողությունն ու ողբերգությունը
Դիրանավերի ստեղծման բեկումը կապված է կոմս Ֆերդինանդի անվան հետ.ֆոն Զեպելին. Նրա առաջին մեքենայի թռիչքը, որը կառուցվել է Գերմանիայում, Կոնստանցա լճի վրա, տեղի է ունեցել 1900 թվականի հուլիսի 2-ին։ Չնայած վթարին, որը հանգեցրեց հարկադիր վայրէջքի լճի վրա, կոշտ օդանավերի նախագծումը, հետագա փորձարկումներից հետո, հաջողված համարվեց: Մեքենայի դիզայնը բարելավվել է, և Ֆերդինանդ ֆոն Զեպելինի օդանավը գնել է գերմանացի զինվորականները։ Առաջին համաշխարհային պատերազմում զեպելիններն արդեն օգտագործվել են բոլոր առաջատար տերությունների կողմից։
Դիրանավի կոշտ պատյանը բաղկացած էր սիգարի տեսքով մետաղական շրջանակից, որը պատված էր թելոնապատ գործվածքով։ Շրջանակի ներսում տեղադրվել են ջրածնով լցված գազի բալոններ։ Ինքնաթիռը հագեցված էր խիստ ղեկերով և կայունացուցիչներով, ուներ մի քանի շարժիչներ՝ պտուտակներով։ Տանկերը, բեռների և շարժիչի խցիկները, ուղևորների տախտակամածները գտնվում էին շրջանակի ստորին մասում: Դիրանավի ծավալը կարող էր հասնել 200 մ3, կորպուսի երկարությունը ահռելի էր։ Օրինակ՝ տխրահռչակ Հինդենբուրգի երկարությունը 245 մ էր։ Նման հսկայական մեքենա վարելը չափազանց դժվար էր։
Համաշխարհային պատերազմների միջև ընկած ժամանակահատվածում զեպելինները լայնորեն օգտագործվում էին որպես տրանսպորտային միջոց, այդ թվում՝ անդրատլանտյան թռիչքների ժամանակ։ Այնուամենայնիվ, մի շարք աղետներ, որոնցից ամենահայտնին հրդեհի հետևանքով «Հինդենբուրգ» օդանավի փլուզումն էր, և այդ մեքենաների բարձր արժեքը նրանց օգտին չխաղաց: Սակայն օդանավերի արդյունաբերության կրճատման հիմնական գործոնը գալիք Երկրորդ համաշխարհային պատերազմն էր: Պատերազմի բնույթը պահանջում էր զանգվածային օգտագործումարագընթաց ավիացիան, և դրանում օդանավերի համար լուրջ տեղ չկար։ Արդյունքում և պատերազմից հետո դրանց վերածնունդ չեղավ որպես լայնորեն օգտագործվող փոխադրամիջոց։
Փուչիկներ և արդիականություն
Չնայած ավիացիայի զարգացմանը, օդանավերն ու օդապարիկները մոռացության չեն մատնվել, ընդհակառակը, 20-րդ դարի վերջին նրանց նկատմամբ հետաքրքրությունը կրկին մեծացել է։ Դա պայմանավորված է բարձր տեխնոլոգիական նյութերի և համակարգչային կառավարման ու անվտանգության համակարգերի մշակման առաջընթացով, ինչպես նաև հելիումի արտադրության համեմատաբար էժանացմամբ: Օդային նավերը կարող են վերածնվել որպես մեքենաներ, որոնք կատարում են կարևոր առաջադրանքներ որոշ հատուկ արդյունաբերություններում, օրինակ՝ նավթային հարթակների սպասարկման կամ հեռավոր վայրերում մեծածավալ բեռների փոխադրման ժամանակ: Զինվորականները կրկին սկսեցին որոշակի հետաքրքրություն ցուցաբերել այս ինքնաթիռների նկատմամբ։
Մանրանկարչական օդանավերը նույնպես օգտագործվում են տարբեր ծրագրերի համար, ինչպիսիք են հեռուստատեսային հեռարձակումների համար նկարահանումները:
Օդանավերին, ուղղաթիռներին և տիեզերանավերին սովոր՝ հանրությունը կրկին հետաքրքրված է ավիացիոն տեխնիկայով։ Փուչիկների փառատոններն աշխարհի տարբեր երկրներում, այդ թվում՝ Ռուսաստանում, հաճախակի երեւույթ են դարձել։ Ջերմակայուն թեթև նյութերի և գազի բալոններով աշխատող հատուկ այրիչների շնորհիվ օդապարիկները երկրորդ երիտասարդությունն են ապրում: Ստեղծվել են նաև արևային օդապարիկներ, որոնք հիմնականում վառելիքի այրման կարիք չունեն։
Մարզիկների և հանդիսատեսի շրջանում մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել մրցումները և բազմաթիվ սարքերի հմայիչ զանգվածային մեկնարկները, որոնք տեղի են ունենում ս.թ.յուրաքանչյուր փուչիկների փառատոն: Այս իրադարձությունները վաղուց դարձել են զվարճանքի արդյունաբերության անբաժանելի մասը:
Դժվար է կանխատեսել, թե ինչ է սպասվում օդից թեթեւ ինքնաթիռներին: Բայց մենք կարող ենք վստահորեն ասել. նրանք ունեն այս ապագան։
