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 применитьдирижабль (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 объемомW ); |
| Wrг | – | масса заполняющего оболочку газа, имеющего плотностьrг . |
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.
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 1412;