თვითმფრინავები, რომლებიც ურთიერთობენ ატმოსფეროსთან, იყოფა ორ დიდ კატეგორიად: ჰაერზე მსუბუქი და ჰაერზე მძიმე. ეს დაყოფა ემყარება ფრენის სხვადასხვა პრინციპს. პირველ შემთხვევაში ამწევი ძალის შესაქმნელად იყენებენ არქიმედეს კანონს, ანუ იყენებენ აეროსტატიკურ პრინციპს. მანქანებში, რომლებიც ჰაერზე მძიმეა, ამწევი ძალა წარმოიქმნება ატმოსფეროსთან აეროდინამიკური ურთიერთქმედების გამო. ჩვენ გადავხედავთ პირველ კატეგორიას, ჰაერზე მსუბუქ თვითმფრინავებს.
ასვლა ჰაერის ოკეანეში
მოწყობილობას, რომელიც იყენებს არქიმედეს - ამაღლების ძალას, ეწოდება ბუშტი. ეს არის თვითმფრინავი, რომელიც აღჭურვილია ცხელი ჰაერით ან გაზით სავსე გარსით, რომელსაც აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე მიმდებარე ატმოსფერო.
გაირის სიმკვრივის სხვაობა გარსის შიგნით და გარეთ იწვევს წნევის სხვაობას, რის გამოც არსებობს აეროსტატიკური ბუანტური ძალა. ეს არის არქიმედეს პრინციპის მაგალითი მოქმედებაში.
ჰაერზე მსუბუქი თვითმფრინავის ამწევი ჭერი განისაზღვრება ჭურვის მოცულობითა და ელასტიურობით, შევსების წესით დაატმოსფერული ფაქტორები - პირველ რიგში ჰაერის სიმკვრივის ვარდნა სიმაღლესთან ერთად. პილოტირებული ასვლის რეკორდი დღემდე არის 41,4 კმ, უპილოტო - 53 კმ.
ზოგადი კლასიფიკაცია
აბურთი არის საერთო სახელი მთელი კლასის თვითმფრინავისთვის. უპირველეს ყოვლისა, ყველა ბუშტი იყოფა უკონტროლო (ბალონები) და კონტროლირებად (საჰაერო ხომალდები). ასევე არსებობს დამაგრებული ბუშტები, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა ზონაში გარკვეული სპეციალური ამოცანებისთვის.
1. ბუშტები. ბალონის ფრენის პრინციპი არ გულისხმობს თვითმფრინავის ჰორიზონტალურ სიბრტყეში მართვის შესაძლებლობას. ბუშტს არ აქვს ძრავა და საჭეები, ამიტომ მისი პილოტი ფრენის სიჩქარესა და მიმართულებას ვერ ირჩევს. ბურთზე სიმაღლის რეგულირება შესაძლებელია სარქველებისა და ბალასტის დახმარებით, მაგრამ წინააღმდეგ შემთხვევაში მისი ფრენა არის ჰაერის დინების გასწვრივ დრიფტი. შემავსებლის ტიპის მიხედვით, არსებობს სამი სახის ბუშტი:
- ცხელი ჰაერის ბუშტები.
- შარლი გაზის შემავსებელი. ყველაზე ხშირად, წყალბადი და ჰელიუმი გამოიყენებოდა (და კვლავაც გამოიყენება) ამ მიზნებისათვის, მაგრამ ორივე მათგანს აქვს საკუთარი ნაკლოვანებები. წყალბადი უკიდურესად აალებადია და ქმნის ფეთქებად ნარევს ჰაერთან. ჰელიუმი ძალიან ძვირია.
- Rosieres არის ბუშტები, რომლებიც აერთიანებს ორივე ტიპის შიგთავსს.
2. საჰაერო ხომალდები (ფრანგ. dirigeable - "კონტროლირებადი") არის საჰაერო ხომალდები, რომელთა დიზაინი მოიცავს ელექტროსადგურს და საკონტროლო სადგურებს. თავის მხრივ, საჰაერო ხომალდები კლასიფიცირდება მრავალი კრიტერიუმის მიხედვით: სიხისტის მიხედვითჭურვები, ენერგეტიკული აგრეგატისა და ამძრავის ტიპის მიხედვით, წევის ძალის შექმნის მეთოდით და ა.შ.
აერონავტიკის ადრეული ისტორია
პირველი საიმედო მოწყობილობა, რომელიც ჰაერში არქიმედეს ძალის დახმარებით ავიდა, ალბათ ჩინურ ფარანად უნდა მივიჩნიოთ. ანალებში ნახსენებია ქაღალდის ჩანთები, რომლებიც ამოდის ნათურის ცხელი ჰაერის გავლენის ქვეშ. ცნობილია, რომ ასეთი ფარნები სამხედრო საქმეებში სიგნალიზაციის საშუალებად გამოიყენებოდა ჯერ კიდევ II-III საუკუნეებში; შესაძლებელია, რომ ისინი ადრეც იყო ცნობილი.
დასავლური ტექნიკური აზრი მივიდა იდეამდე ასეთი მოწყობილობების შესაძლებლობის შესახებ მე -17 საუკუნის ბოლოს, გააცნობიერა ადამიანის ფრენისთვის კუნთოვანი საფრენი მოწყობილობების შექმნის მცდელობის უშედეგო მცდელობა. ამრიგად, იეზუიტმა ფრანჩესკო ლანამ დააპროექტა თვითმფრინავი, რომელიც ამაღლებულია ევაკუირებული ლითონის ბურთების დახმარებით. თუმცა, ეპოქის ტექნიკური დონე არანაირად არ აძლევდა საშუალებას ამ პროექტის განხორციელებას.
1709 წელს მღვდელმა ლორენცო გუზმაომ პორტუგალიის სამეფო კარზე აჩვენა თვითმფრინავი, რომელიც იყო თხელი გარსი, რომელშიც ჰაერი თბებოდა ქვემოდან ჩამოკიდებული ბრაზით. მოწყობილობამ მოახერხა რამდენიმე მეტრის აწევა. სამწუხაროდ, არაფერია ცნობილი გუზმაოს შემდგომი საქმიანობის შესახებ.
აერონავტიკის დასაწყისი
ჰაერზე მსუბუქი პირველი თვითმფრინავი, რომლის წარმატებული გამოცდაც ოფიციალურად დაფიქსირდა, იყო ძმები ჯოზეფ-მიშელი და ჟაკ-ეტიენ მონგოლფიე. 1783 წლის 5 ივნისს ამ ბუშტმა გადაუფრინა საფრანგეთის ქალაქ ანონზე და გადალახა2 კმ 10 წუთში. აწევის მაქსიმალური სიმაღლე იყო დაახლოებით 500 მეტრი. ბურთის გარსი იყო ტილო, შიგნიდან ქაღალდით გადაკრული; სველი მატყლისა და ჩალის დაწვის კვამლს იყენებდნენ როგორც შემავსებელს, რის შემდეგაც დიდი ხნის განმავლობაში მას "ცხელი ჰაერის ბუშტის გაზს" უწოდებდნენ. თვითმფრინავს, შესაბამისად, ეწოდა "ცხელი საჰაერო ბურთი".
თითქმის ერთდროულად, 1783 წლის 27 აგვისტოს, ჟაკ ჩარლზის მიერ შექმნილი წყალბადით სავსე ბუშტი ჰაერში აფრინდა პარიზში. ჭურვი დამზადებული იყო სკიპიდარის რეზინის ხსნარით გაჟღენთილი აბრეშუმისგან. წყალბადი მიიღება რკინის ნარჩენების გოგირდმჟავასთან ზემოქმედებით. 4 მეტრის დიამეტრის ბურთი ივსებოდა რამდენიმე დღის განმავლობაში, რომელმაც დახარჯა 200 კილოგრამზე მეტი მჟავა და თითქმის ნახევარი ტონა რკინა. პირველი შარლი 300 000 მაყურებლის თვალწინ ღრუბლებში გაუჩინარდა. ბუშტის ჭურვი, რომელიც ატმოსფეროში აფეთქდა, 15 წუთის შემდეგ დაეცა პარიზის მახლობლად, სოფლად, სადაც ის გაანადგურეს შეშინებულმა ადგილობრივებმა.
პირველი პილოტირებადი ფრენები
აერონავტიკული აპარატის პირველი მგზავრები, რომლებიც აფრინდნენ 1783 წლის 19 სექტემბერს ვერსალში, სავარაუდოდ, უსახელოები იყვნენ. მამალი, იხვი და ვერძი დაფრინავდნენ ჰაერის ბუშტის კალათში 10 წუთის მანძილზე და 4 კმ მანძილზე, რის შემდეგაც ისინი უსაფრთხოდ დაეშვნენ.
ადამიანების ფრენა აეროსტატით პირველად განხორციელდა იმავე გარღვევის წლის 1783 წლის 21 ნოემბერს. ის დაამზადა ფიზიკოსმა ჟან-ფრანსუა პილატრ დე როზიემ და მისმა ორმა ამხანაგმა. შემდეგ, ნოემბერში, დე როზიემ გააძლიერა თავისი წარმატება აეროსტატის მოყვარულთან მარკიზ ფრანსუასთან.ლორან დ'არლანდი. ამრიგად, დადასტურდა, რომ თავისუფალი ფრენის მდგომარეობა უსაფრთხოა ადამიანისთვის (ეჭვები ჯერ კიდევ არსებობდა).
1983 წლის 1 დეკემბერი (ნამდვილად მნიშვნელოვანი წელი აერონავტიკისთვის!) შარლი ასევე აფრინდა ეკიპაჟის ბორტზე, რომელშიც, თავად ჯ. ჩარლზის გარდა, იყო მექანიკოსი ნ. რობერტი.
მომდევნო წლებში, ორივე ტიპის აეროსტატით ფრენა ძალიან ფართოდ ხდებოდა, მაგრამ გაზის ბუშტებს მაინც ჰქონდათ გარკვეული უპირატესობა, რადგან ჰაერის ბუშტები მოიხმარდნენ ბევრ საწვავს და ავითარებდნენ მცირე ამწეს. როზიერები კი კომბინირებული ტიპის ბურთებია, რომლებიც ძალიან საშიში აღმოჩნდა.
აბურთი სამსახურში
ბურთებმა ძალიან მალე დაიწყეს არა მხოლოდ გასართობი მიზნების, არამედ მეცნიერებისა და სამხედრო საქმეების მოთხოვნილება. ჯერ კიდევ პირველი ფრენის დროს ჩარლზი და რობერტი დაკავებულნი იყვნენ ჰაერის ტემპერატურისა და წნევის გაზომვით მაღალ სიმაღლეზე. შემდგომში მეცნიერული დაკვირვებები ხშირად ხდებოდა ბუშტებიდან. ისინი გამოიყენეს დედამიწის ატმოსფეროსა და გეომაგნიტური ველის, მოგვიანებით კი კოსმოსური სხივების შესასწავლად. ბუშტები ფართოდ გამოიყენება როგორც მეტეოროლოგიური ზონდები.
სამხედრო აეროსტატის მომსახურება დაიწყო საფრანგეთის რევოლუციის დროს, როდესაც მიბმული ბუშტები დაიწყო მტრის მონიტორინგისთვის. შემდგომში ასეთი მოწყობილობები გამოიყენებოდა მაღალი სიმაღლის დაზვერვისა და ცეცხლის რეგულირებისთვის არა მხოლოდ მე-19, არამედ მე-20 საუკუნის პირველ ნახევარშიც. დიდი სამამულო ომის დროს, დამაგრებული ბარაჟის ბუშტები ელემენტი იყოდიდი ქალაქების საჰაერო თავდაცვა. ცივი ომის ეპოქაში ნატოს დაზვერვა სსრკ-ს წინააღმდეგ მაღალი სიმაღლის ბუშტებს იყენებდა. გარდა ამისა, შემუშავებულია წყალქვეშა ნავების შორ მანძილზე კომუნიკაციის სისტემები, რომლებიც იყენებენ მიჯაჭვულ ბუშტებს.
უმაღლესი და უმაღლესი
სტრატოსფერული ბუშტი არის "შარლიეს" ტიპის ბუშტი, რომელსაც შეუძლია ამაღლდეს დედამიწის ატმოსფეროს ზედა იშვიათ ფენებში - სტრატოსფეროში, დიზაინის მახასიათებლების გამო. თუ ფრენა დაკომპლექტებულია, ასეთი ბუშტი ივსება ჰელიუმით. უპილოტო ფრენის შემთხვევაში ის ივსება იაფი წყალბადით.
მაღალ სიმაღლეზე ბუშტის გამოყენების იდეა ეკუთვნის დ.ი.მენდელეევს და გამოთქვა მის მიერ 1875 წელს. ეკიპაჟის უსაფრთხოება, მეცნიერის თქმით, დალუქული ბუშტის გონდოლა უნდა უზრუნველყოფდეს. თუმცა, ასეთი თვითმფრინავის შექმნა მოითხოვს მაღალ ტექნიკურ დონეს, რაც მხოლოდ 1930 წლისთვის იქნა მიღწეული. ამრიგად, ფრენის პირობები მოითხოვს სტრატოსფერული ბუშტის სპეციალურ მოწყობას, მსუბუქი ლითონებისა და შენადნობების გამოყენებას, ბალასტის გამოშვების სისტემების და გონდოლის თერმორეგულაციის შემუშავებას და დანერგვას და ბევრად უფრო მეტს.
პირველი სტრატოსფერული ბუშტი FNRS-1 შექმნა შვეიცარიელმა მეცნიერმა და ინჟინერმა ოგიუსტ პიკარმა, რომელიც პ.კიპფერთან ერთად პირველად ავიდა სტრატოსფეროში 1931 წლის 27 მაისს და მიაღწია 15785 მ სიმაღლეს..
ამ თვითმფრინავების შექმნა განსაკუთრებით განვითარდა სსრკ-ში. სტრატოსფეროში ფრენების მრავალი რეკორდი დამყარდა 1930-იანი წლების მეორე ნახევარში საბჭოთა აერონავტებმა.
1985 წელს საბჭოთა სივრცის განხორციელების დროსვეგას პროექტმა ვენერას ატმოსფეროში ჰელიუმით სავსე ორი სტრატოსფერული ბუშტი გაუშვა. ისინი მუშაობდნენ დაახლოებით 55 კმ სიმაღლეზე 45 საათზე მეტი ხნის განმავლობაში.
პირველი საჰაერო ხომალდი
ჰორიზონტალური ფრენის დროს კონტროლირებადი აეროსტატის შექმნის მცდელობა დაიწყო ჰაერის ბუშტებისა და ჩარლიერების პირველი ფრენის შემდეგ თითქმის მაშინვე. J. Meunier-მა შესთავაზა თვითმფრინავს მიენიჭებინა ელიფსოიდური ფორმა, ორმაგი გარსი ბუშტით და აღჭურვა პროპელერებით, რომლებიც ამოძრავებს კუნთების ძალას. თუმცა, ეს იდეა მოითხოვდა 80 ადამიანის ძალისხმევას…
მრავალი წლის განმავლობაში, ფრენის პირობებისთვის შესაფერისი ენერგობლოკის არარსებობის გამო, კონტროლირებადი ბუშტი მხოლოდ ოცნებად რჩებოდა. მისი განხორციელება მხოლოდ 1852 წელს მოხერხდა ანრი გიფარდის მიერ, რომლის მანქანამ პირველი ფრენა 24 სექტემბერს შეასრულა. გიფარდის დირიჟაბს ჰქონდა საჭე და 3 ცხენის ძალის ორთქლის ძრავა, რომელიც ატრიალებდა პროპელერს. გაზით სავსე ჭურვის მოცულობა იყო 2500 მ3. საჰაერო ხომალდის რბილი გარსი ექვემდებარებოდა ნგრევას ატმოსფერული წნევისა და ტემპერატურის ცვლილებებით.
პირველი დირიჟამის ფრენის შემდეგ დიდი ხნის განმავლობაში ინჟინრები ცდილობდნენ მიეღწიათ ძრავის სიმძლავრისა და წონის ოპტიმალური კომბინაცია, გაეუმჯობესებინათ მოწყობილობის ჭურვისა და გონდოლას დიზაინი. 1884 წელს საჰაერო ხომალდზე დამონტაჟდა ელექტროძრავა, 1888 წელს კი ბენზინის. საჰაერო ხომალდების ინდუსტრიის შემდგომი წარმატება დაკავშირებული იყო ხისტი გარსის მქონე მანქანების განვითარებასთან.
ზეპელინების წარმატება და ტრაგედია
მიღწეული გარღვევა საჰაერო ხომალდების შექმნის საქმეში გრაფი ფერდინანდის სახელს უკავშირდება.ფონ ზეპელინი. მისი პირველი აპარატის ფრენა, რომელიც გერმანიაში აშენდა კონსტანსის ტბაზე, შედგა 1900 წლის 2 ივლისს. მიუხედავად ავარიისა, რამაც გამოიწვია ტბაზე იძულებითი დაშვება, ხისტი დირიჟალების დიზაინი, შემდგომი ტესტირების შემდეგ, წარმატებულად იქნა მიჩნეული. გაუმჯობესდა აპარატის დიზაინი და ფერდინანდ ფონ ზეპელინის საჰაერო ხომალდი შეიძინა გერმანელმა სამხედროებმა. პირველ მსოფლიო ომში ზეპელინები უკვე გამოიყენებოდა ყველა წამყვანი სახელმწიფოს მიერ.
დირიჟამის ხისტი გარსი შედგებოდა სიგარის ფორმის ლითონის ჩარჩოსგან, რომელიც დაფარული იყო უჯრედისით დაფარული ქსოვილით. ჩარჩოს შიგნით წყალბადით სავსე გაზის ბალონები იყო დამაგრებული. თვითმფრინავი აღჭურვილი იყო მკაცრი საჭეებით და სტაბილიზატორებით, ჰქონდა რამდენიმე ძრავა პროპელერებით. ტანკები, სატვირთო და ძრავის ნაწილები, სამგზავრო გემბანები განლაგებული იყო ჩარჩოს ბოლოში. საჰაერო ხომალდის მოცულობამ შეიძლება მიაღწიოს 200 მ3, კორპუსის სიგრძე უზარმაზარი იყო. მაგალითად, სამარცხვინო ჰინდენბურგის სიგრძე იყო 245 მ. ასეთი უზარმაზარი მანქანის მართვა ძალიან რთული იყო.
მსოფლიო ომებს შორის პერიოდში ზეპელინები ფართოდ გამოიყენებოდა როგორც სატრანსპორტო საშუალება, მათ შორის ტრანსატლანტიკურ ფრენებში. თუმცა, არაერთი კატასტროფა, რომელთაგან ყველაზე ცნობილი იყო ხანძრის შედეგად ჰინდენბურგის საჰაერო ხომალდის დანგრევა და ამ მანქანების მაღალი ღირებულება მათ სასარგებლოდ არ ითამაშა. მაგრამ საჰაერო ხომალდების ინდუსტრიის შემცირების მთავარი ფაქტორი მომავალი მეორე მსოფლიო ომი იყო. ომის ბუნება მოითხოვდა მასიურ გამოყენებასმაღალსიჩქარიანი ავიაცია და მასში არ იყო სერიოზული ადგილი საჰაერო ხომალდებისთვის. შედეგად და ომის შემდეგ არ მომხდარა მათი, როგორც ფართოდ გამოყენებული სატრანსპორტო საშუალების აღორძინება.
ბურთები და თანამედროვეობა
მიუხედავად ავიაციის განვითარებისა, დირიჟაბლები და ბუშტები არ გამქრალა დავიწყებაში, პირიქით, მე-20 საუკუნის ბოლოსთვის მათ მიმართ ინტერესი კვლავ გაიზარდა. ეს გამოწვეულია მაღალტექნოლოგიური მასალების და კომპიუტერული კონტროლისა და უსაფრთხოების სისტემების განვითარებაში მიღწეული მიღწევებით, აგრეთვე ჰელიუმის წარმოების შედარებით იაფი ღირებულებით. საჰაერო ხომალდები შეიძლება ხელახლა დაიბადოს, როგორც მანქანები, რომლებიც ასრულებენ მნიშვნელოვან დავალებებს ზოგიერთ სპეციალურ ინდუსტრიაში, მაგალითად, ნავთობის პლატფორმების მოვლა-პატრონობაში ან შორეულ რაიონებში მოცულობითი ტვირთის გადაზიდვისას. სამხედროებმა კვლავ დაიწყეს გარკვეული ინტერესი ამ თვითმფრინავების მიმართ.
მინიატურული საჰაერო ხომალდები ასევე გამოიყენება სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა გადაღებები სატელევიზიო მაუწყებლებისთვის.
თვითმფრინავებს, ვერტმფრენებს და კოსმოსურ ხომალდებს მიჩვეული საზოგადოება კვლავ დაინტერესებულია აერონავტიკით. გახშირებულ მოვლენად იქცა ბუშტების ფესტივალები მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყანაში, მათ შორის რუსეთში. სითბოს მდგრადი მსუბუქი მასალების და გაზის ბალონებით მომუშავე სპეციალური სანთურების წყალობით, ჰაერის ბუშტები მეორე ახალგაზრდობას განიცდიან. ასევე გამოიგონეს მზის ცხელი ჰაერის ბუშტები, რომლებიც ჩვეულებრივ არ საჭიროებს საწვავის წვას.
სპორტსმენთა და მაყურებელთა დიდ ინტერესს იწვევს შეჯიბრებები და მრავალი მოწყობილობის მომხიბლავი მასობრივი სტარტები, რომელიც გაიმართაყოველი ბუშტის ფესტივალი. ეს ღონისძიებები დიდი ხანია არის გასართობი ინდუსტრიის განუყოფელი ნაწილი.
ძნელია იმის პროგნოზირება, თუ რა ელის ჰაერზე მსუბუქ თვითმფრინავებს. მაგრამ თამამად შეგვიძლია ვთქვათ: მათ აქვთ ეს მომავალი.
