Воздушный шар — это летательный аппарат легче воздуха, состоящий из мешка, называемого оболочкой, который содержит нагретый воздух. Под ним подвешена гондола или плетеная корзина (в некоторых дальних или высотных воздушных шарах — капсула), которая перевозит пассажиров и источник тепла, в большинстве случаев открытое пламя, вызванное горением жидкого пропана . Нагретый воздух внутри оболочки делает ее плавучей , так как он имеет меньшую плотность, чем более холодный воздух снаружи оболочки. Как и все летательные аппараты , воздушные шары не могут летать за пределами атмосферы . Оболочка не обязательно должна быть запечатана снизу, так как воздух внутри оболочки находится примерно под тем же давлением, что и окружающий воздух. В современных спортивных воздушных шарах оболочка обычно изготавливается из нейлоновой ткани, а входное отверстие воздушного шара (ближе всего к пламени горелки) изготавливается из огнестойкого материала, такого как Nomex . Современные воздушные шары изготавливаются во многих формах, например, в форме ракетных кораблей и различных коммерческих продуктов, хотя традиционная форма используется для большинства некоммерческих и многих коммерческих целей.
Воздушный шар — первая успешная технология полета человека . Первый в мире полет на воздушном шаре без привязи был выполнен в Париже , Франция, Жаном-Франсуа Пилатром де Розье и Франсуа Лораном д'Арландом 21 ноября 1783 года [1] на воздушном шаре, созданном братьями Монгольфье . [2] Первый воздушный шар, полетевший в Америке, был запущен из тюрьмы Уолнат-стрит в Филадельфии 9 января 1793 года французским воздухоплавателем Жаном-Пьером Бланшаром . [3] Воздушные шары, которые могут двигаться в воздухе, а не просто дрейфовать по ветру , известны как тепловые дирижабли .
Предшественником воздушного шара был небесный фонарик ( упрощенный китайский :孔明灯; традиционный китайский :孔明燈). Чжугэ Лян из королевства Шу Хань в эпоху Троецарствия (220–280 гг. н. э.) использовал эти воздушные фонари для военной сигнализации. [4] Монгольская армия изучила фонари Конмин из Китая и использовала их в битве при Легнице во время монгольского вторжения в Польшу в 13 веке. [5] Это первый случай, когда полеты на воздушном шаре стали известны в западном мире.
В XVIII веке колониальный бразильский священник-иезуит Бартоломеу де Гужмау задумал воздушный аппарат под названием Пассарола , который был предшественником воздушного шара. Пассарола должна была служить воздушным судном для облегчения связи и в качестве стратегического устройства. [6] В 1709 году король Португалии Жуан V решил профинансировать проект Бартоломеу де Гужмау после ходатайства, поданного священником-иезуитом, [7] и беспилотная демонстрация была проведена в Casa da Índia в присутствии Жуана V и королевы Марии Анны Австрийской , с итальянским кардиналом Микеланджело Конти , двумя членами Португальской королевской академии истории, одним португальским дипломатом и одним летописцем, выступавшими в качестве свидетелей. Это событие привлекло некоторое европейское внимание к этому событию и этому проекту. Более поздняя статья от 20 октября 1786 года в London Daily Universal Register утверждала, что изобретатель смог поднять себя с помощью своего прототипа. Также в 1709 году португальский иезуит написал «Манифест для тех, кто не знает, что можно плавать в воздушной стихии » ( Manifesto summário para os que ignoram poderse navegar pelo elemento do ar ); он также оставил чертежи пилотируемого воздушного судна.
В 1970-х годах воздухоплаватель Джулиан Нотт выдвинул гипотезу, что создание геоглифов Наска-Линий два тысячелетия назад могло быть осуществлено лидерами Наска на воздушном шаре, что, возможно, является самым ранним полетом на воздушном шаре в истории человечества. [8] Чтобы подтвердить эту теорию, в 1975 году он спроектировал и пилотировал доисторический воздушный шар Наска, утверждая, что использовал только методы и материалы, доступные перуанцам доинкского периода 1000 лет назад. [9] [10]
Французские братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьен Монгольфье разработали воздушный шар в Анноне , Ардеш , Франция, и продемонстрировали его публике 19 сентября 1783 года, совершив беспилотный полет продолжительностью 10 минут. После экспериментов с беспилотными воздушными шарами и полетами с животными, первый полет на воздушном шаре с людьми на борту, привязанный полет, был выполнен около 15 октября 1783 года Жаном-Франсуа Пилатром де Розье, который совершил по крайней мере один привязанный полет со двора мастерской Ревейон в предместье Сент-Антуан . Позже в тот же день Пилатр де Розье стал вторым человеком, поднявшимся в воздух, достигнув высоты 26 м (85 футов), длины привязи. [11] [12] Первый свободный полет с пассажирами-людьми был совершен несколько недель спустя, 21 ноября 1783 года. [2] Первоначально король Людовик XVI постановил, что первыми пилотами будут осужденные преступники , но де Розье вместе с маркизом Франсуа д'Арландом успешно ходатайствовали о такой чести. [13] [14] [15] Первое военное применение воздушного шара произошло в 1794 году во время битвы при Флерюсе , когда французы использовали воздушный шар l'Entreprenant для наблюдения. [16]
Жан-Пьер Бланшар стал первым человеком, совершившим полет на воздушном шаре в разных странах, включая США, Нидерланды и Германию. Его самый известный полет пересек Ла- Манш, направляясь в Дуврский замок в сопровождении Джона Джеффриса , что произошло 7 января 1785 года. В 1808 году Бланшар перенес сердечный приступ во время полета на воздушном шаре над Гаагой, упал с воздушного шара и получил смертельные травмы. Его жена Софи Бланшар продолжила его профессию, но также умерла десятилетие спустя на воздушном шаре из-за фестиваля фейерверков, в результате чего водород в воздушном шаре загорелся. [17]
Современные воздушные шары с бортовым источником тепла были разработаны Эдом Йостом и Джимом Уинкером в 1950-х годах; их работа привела к его первому успешному полету 22 октября 1960 года. [18] Первым современным воздушным шаром, изготовленным в Соединенном Королевстве (Великобритания), был Bristol Belle , построенный в 1967 году. В настоящее время воздушные шары используются в основном для отдыха.
Воздушные шары способны летать на чрезвычайно больших высотах. 26 ноября 2005 года Виджайпат Сингхания установил мировой рекорд высоты полета на воздушном шаре, достигнув 21 027 м (68 986 футов). Он вылетел из центра Мумбаи , Индия, и приземлился в 240 км (150 миль) к югу в Панчале. [19] Предыдущий рекорд в 19 811 м (64 997 футов) был установлен Пером Линдстрандом 6 июня 1988 года в Плейно, Техас .
15 января 1991 года воздушный шар Virgin Pacific Flyer совершил самый продолжительный полет на воздушном шаре, когда Пер Линдстранд (родившийся в Швеции, но проживающий в Великобритании) и Ричард Брэнсон из Великобритании пролетели 7671,91 км (4767,10 миль) из Японии в Северную Канаду. При объеме 74 000 кубических метров (2,6 миллиона кубических футов) оболочка воздушного шара была самой большой из когда-либо построенных для воздушного судна с горячим воздухом. Разработанный для полетов в трансокеанских струйных течениях , Pacific Flyer зафиксировал самую высокую скорость на земле для пилотируемого воздушного шара — 394 км/ч (245 миль/ч). Рекорд по продолжительности полета был установлен швейцарским психиатром Бертраном Пиккаром ( внуком Огюста Пиккара ) и британцем Брайаном Джонсом, которые летели на Breitling Orbiter 3. Это было первое беспосадочное путешествие вокруг света на воздушном шаре. Воздушный шар вылетел из Шато-д'Э, Швейцария, 1 марта 1999 года и приземлился в 1:02 ночи 21 марта в египетской пустыне в 500 км (300 миль) к югу от Каира. Двое мужчин превзошли рекорды расстояния, выносливости и времени, пролетев 19 дней, 21 час и 55 минут. Стив Фоссет , летевший в одиночку, превзошел рекорд самого короткого времени кругосветного путешествия 3 июля 2002 года в своей шестой попытке [20] за 320 ч 33 мин. [21] Федор Конюхов в одиночку облетел вокруг света в своей первой попытке на гибридном воздушном шаре с гелием с 11 по 23 июля 2016 года [22], совершив кругосветное путешествие за 268 ч 20 мин. [21]
Воздушный шар для пилотируемого полета использует однослойный тканевый газовый мешок (подъемный «конверт») с отверстием внизу, называемым ртом или горлом. К оболочке прикреплена корзина, или гондола, для перевозки пассажиров. Над корзиной и по центру рта установлена «горелка», которая впрыскивает пламя в оболочку, нагревая воздух внутри. Нагреватель или горелка работают на пропане , сжиженном газе, хранящемся в сосудах под давлением, похожих на баллоны высокого давления для вилочных погрузчиков . [23] [24]
Современные воздушные шары обычно изготавливаются из таких материалов, как рипстоп-нейлон или дакрон ( полиэстер ). [25]
В процессе производства материал разрезается на панели и сшивается вместе с лентами структурной нагрузки , которые несут вес гондолы или корзины. Отдельные секции, которые простираются от горла до короны (верха) конверта, известны как клинья или секции клиньев. Конверты могут иметь от 4 клиньев до 24 и более. [26]
Конверты часто имеют коронное кольцо на самом верху. Это обруч из гладкого металла, обычно алюминия, диаметром около 30 см (1 фут). Вертикальные ленты для загрузки с конверта крепятся к коронному кольцу.
Внизу конверта вертикальные ленты груза сшиты в петли, которые соединены с тросами (один трос на каждую ленту груза). Эти тросы, часто называемые летающими тросами , соединены с корзиной карабинами .
Наиболее распространенная техника сшивания панелей называется French Falled , French Falde или двойной шов внахлест. [27] [28] [29] [30] Два куска ткани складывают друг на друга по их общему краю, возможно, также с помощью ленты для укладки, и сшивают вместе двумя рядами параллельных стежков. Другие методы включают плоский шов внахлест , в котором два куска ткани удерживаются вместе просто двумя рядами параллельных стежков, и зигзаг , где параллельный зигзагообразный шов удерживает двойной нахлест ткани. [29]
Ткань (или, по крайней мере, ее часть, например, верхняя 1/3) может быть покрыта герметиком, таким как силикон или полиуретан , чтобы сделать ее непроницаемой для воздуха. [31] Часто именно деградация этого покрытия и соответствующая потеря непроницаемости заканчивают эффективный срок службы конверта, а не ослабление самой ткани. Тепло, влага и механический износ во время установки и упаковки являются основными причинами деградации. Как только конверт становится слишком пористым для полета, его можно списать и выбросить или, возможно, использовать как «тряпичный мешок»: надуть его холодным воздухом и открыть, чтобы дети могли по нему бегать. Продукты для повторного покрытия ткани становятся доступными в продаже. [32]
Доступен ряд размеров оболочки. Самые маленькие одноместные воздушные шары без корзины (называемые « Hoppers » или «Cloudhoppers») имеют объем оболочки всего 600 м 3 (21 000 куб. футов); [33] для идеальной сферы радиус будет около 5 м (16 футов). На другом конце шкалы воздушные шары, используемые в коммерческих экскурсионных операциях, могут перевозить более двух десятков человек, с объемом оболочки до 17 000 м 3 (600 000 куб. футов). [33] Наиболее используемый размер составляет около 2 800 м 3 (99 000 куб. футов), что позволяет перевозить от 3 до 5 человек.
В верхней части воздушного шара обычно имеется вентиляционное отверстие, позволяющее пилоту выпускать горячий воздух, чтобы замедлить подъем, начать спуск или увеличить скорость спуска, обычно для посадки. Некоторые воздушные шары имеют поворотные вентиляционные отверстия , которые представляют собой боковые отверстия, которые при открытии заставляют шар вращаться. Такие отверстия особенно полезны для воздушных шаров с прямоугольными корзинами, чтобы облегчить выравнивание более широкой стороны корзины для посадки. [34]
Наиболее распространенным типом верхнего вентиляционного отверстия является дисковидный клапан ткани, называемый парашютным отверстием , изобретенный Трейси Барнс. [35] Ткань соединена по краю с набором «вентиляционных линий», которые сходятся в центре. (Расположение ткани и линий примерно напоминает парашют — отсюда и название.) Эти «вентиляционные линии» сами по себе соединены с линией управления, которая идет к корзине. Парашютное отверстие открывается путем натягивания линии управления. После того, как линия управления отпускается, давление оставшегося горячего воздуха возвращает ткань вентиляционного отверстия на место. Парашютное отверстие может быть открыто на короткое время во время полета, чтобы начать быстрый спуск. (Более медленные спуски инициируются путем естественного охлаждения воздуха в воздушном шаре.) Вентиляционное отверстие полностью открывается, чтобы сложить воздушный шар после приземления.
Более старый и в настоящее время менее распространенный стиль верхнего вентиляционного отверстия называется « Velcro -style» vent. Это также диск ткани в верхней части воздушного шара. Однако вместо того, чтобы иметь набор «линий выпуска», которые могут многократно открывать и закрывать отверстие, отверстие закреплено застежками «липучками» (например, липучками) и открывается только в конце полета. Воздушные шары, оснащенные отверстием в стиле Velcro, обычно имеют второе «маневренное отверстие», встроенное в бок (а не в верхнюю часть) воздушного шара. Другим распространенным типом конструкции верхней части является «умное отверстие», которое вместо того, чтобы опускать тканевый диск в оболочку, как в «парашютном» типе, собирает ткань вместе в центре отверстия. Эту систему теоретически можно использовать для маневрирования в полете, но чаще всего ее используют только как устройство для быстрого сдувания для использования после приземления, что особенно важно при сильном ветре. Другие конструкции, такие как системы «pop top» и «MultiVent», также пытались решить проблему быстрого сдувания при приземлении, но парашютный верх остается популярным как универсальная система маневрирования и сдувания.
Помимо специальных форм, возможно, в маркетинговых целях, существует несколько вариаций традиционной формы «перевернутой слезы». Простейшая, часто используемая строителями домов, представляет собой полусферу на вершине усеченного конуса . Более сложные конструкции пытаются минимизировать окружное напряжение на ткани, с разной степенью успеха в зависимости от того, учитывают ли они вес ткани и различную плотность воздуха. Эту форму можно назвать «естественной». [36] Наконец, некоторые специализированные воздушные шары разработаны для минимизации аэродинамического сопротивления (в вертикальном направлении) для улучшения летных характеристик на соревнованиях. [37]
Корзины для воздушных шаров обычно изготавливаются из плетеной лозы или ротанга . Эти материалы оказались достаточно легкими, прочными и долговечными для полета на воздушном шаре. Такие корзины обычно имеют прямоугольную или треугольную форму. Они различаются по размеру от достаточно больших для двух человек до достаточно больших, чтобы перевозить тридцать человек. [38] Более крупные корзины часто имеют внутренние перегородки для структурного укрепления и разделения пассажиров. Небольшие отверстия могут быть вплетены в боковую часть корзины, чтобы служить опорами для ног пассажиров, забирающихся или выходящих. [39]
Корзины также могут быть сделаны из алюминия , особенно складная алюминиевая рама с тканевой оболочкой, чтобы уменьшить вес или увеличить портативность. [40] Они могут использоваться пилотами без наземной команды или теми, кто пытается установить рекорды высоты, продолжительности или дальности полета. Другие специальные корзины включают полностью закрытые гондолы, используемые для попыток кругосветного путешествия [41] и корзины, которые состоят всего лишь из сиденья для пилота и, возможно, одного пассажира.
Горелка газифицирует жидкий пропан , [42] смешивает его с воздухом, поджигает смесь и направляет пламя и выхлоп в устье оболочки. Горелки различаются по выходной мощности; каждая обычно вырабатывает от 2 до 3 МВт тепла (от 7 до 10 миллионов БТЕ в час), с двойной, тройной или четверной конфигурацией горелок, установленной там, где требуется больше мощности. [43] [44] Пилот приводит в действие горелку, открывая пропановый клапан, известный как дутьевой клапан . Клапан может быть подпружиненным, так что он автоматически закрывается, или он может оставаться открытым, пока не будет закрыт пилотом. Горелка имеет запальник для поджигания смеси пропана и воздуха. Запальник может быть зажжен пилотом с помощью внешнего устройства, такого как кремень или зажигалка , или с помощью встроенной пьезоэлектрической искры. [45]
Если имеется более одной горелки, пилот может использовать одну или несколько одновременно, в зависимости от желаемой тепловой мощности. Каждая горелка имеет металлическую спираль из пропановой трубки, через которую прорывается пламя для предварительного нагрева поступающего жидкого пропана. Блок горелки может быть подвешен к горловине оболочки или жестко закреплен над корзиной. Блок горелки может быть установлен на карданном подвесе , чтобы пилот мог направлять пламя и избегать перегрева ткани оболочки. Горелка может иметь вторичный пропановый клапан, который выпускает пропан медленнее и, таким образом, создает другой звук. Это называется шепотной горелкой и используется для полета над домашним скотом, чтобы уменьшить вероятность его испугать. Он также генерирует более желтое пламя и используется для ночных свечений, поскольку оно освещает внутреннюю часть оболочки лучше, чем основной клапан.
Пропановые топливные баки обычно представляют собой цилиндрические сосуды под давлением, изготовленные из алюминия , нержавеющей стали или титана с клапаном на одном конце для питания горелки и дозаправки. Они могут иметь указатель уровня топлива и манометр . Обычные размеры баков составляют 38, 57 и 76 литров (10, 15 и 20 галлонов США). [31] Они могут быть предназначены для вертикального или горизонтального использования и могут быть установлены внутри или снаружи корзины.
Давление, необходимое для подачи топлива по линии к горелке, может обеспечиваться давлением паров самого пропана, если он достаточно теплый, или введением инертного газа, такого как азот . [45] Баки можно предварительно подогреть с помощью электрических нагревательных лент , чтобы создать достаточное давление паров для полетов в холодную погоду. [46] Подогретые баки обычно также оборачивают изолирующим одеялом для сохранения тепла во время настройки и полета.
Воздушный шар может быть оснащен различными приборами, помогающими пилоту. Обычно они включают в себя высотомер , индикатор скорости набора высоты (вертикальной скорости), известный как вариометр , температуру оболочки (воздуха) и температуру окружающей среды (воздуха). [47] GPS - приемник может быть полезен для указания скорости относительно земли (традиционные авиационные указатели скорости воздуха были бы бесполезны) и направления.
Общую массу средней системы можно рассчитать следующим образом: [31]
Повышение температуры воздуха внутри оболочки делает его менее плотным, чем окружающий (окружающий) воздух. Воздушный шар плавает из-за действующей на него выталкивающей силы. Эта сила является той же силой, которая действует на объекты, когда они находятся в воде, и описывается законом Архимеда . Величина подъемной силы (или плавучести ), обеспечиваемой воздушным шаром, зависит в первую очередь от разницы между температурой воздуха внутри оболочки и температурой воздуха снаружи оболочки. Для большинства оболочек, изготовленных из нейлоновой ткани, максимальная внутренняя температура ограничена приблизительно 120 °C (250 °F). [48]
Температура плавления нейлона значительно выше этой максимальной рабочей температуры — около 230 °C (450 °F), — но более высокие температуры приводят к тому, что прочность нейлоновой ткани со временем ухудшается быстрее. При максимальной рабочей температуре 120 °C (250 °F) оболочки воздушных шаров обычно могут летать в течение 400–500 часов, прежде чем ткань потребуется заменить. Многие пилоты воздушных шаров эксплуатируют свои оболочки при температурах, значительно меньших максимальной, чтобы продлить срок службы ткани оболочки.
Подъемную силу, создаваемую 2800 м 3 (100 000 куб. футов) сухого воздуха, нагретого до различных температур, можно рассчитать следующим образом:
Плотность воздуха при 20 °C (68 °F) составляет около 1,2 кг/м3 ( 0,075 фунта/фут3). Общая подъемная сила для воздушного шара объемом 2800 м3 ( 100 000 футов3), нагретого до 99 °C (210 °F), составит 723,5 кг (1595 фунтов). Этого как раз достаточно, чтобы создать нейтральную плавучесть для общей массы системы (конечно, не включая нагретый воздух, заключенный в оболочке), указанной в предыдущем разделе. Для подъема потребуется немного большая температура, в зависимости от желаемой скорости подъема. В действительности воздух, содержащийся в оболочке, не весь имеет одинаковую температуру, как показывает прилагаемое тепловое изображение, и поэтому эти расчеты основаны на средних значениях.
Для типичных атмосферных условий (20 °C или 68 °F) воздушному шару, нагретому до 99 °C (210 °F), требуется около 3,91 м 3 объема оболочки, чтобы поднять 1 килограмм (эквивалентно 62,5 куб. фута/фунт). Точное количество обеспечиваемой подъемной силы зависит не только от внутренней температуры, упомянутой выше, но и от внешней температуры, высоты над уровнем моря и влажности окружающего воздуха. В теплый день воздушный шар не может поднять столько же, сколько в прохладный день, потому что температура, необходимая для запуска, превысит максимально допустимую для нейлоновой ткани оболочки. Кроме того, в нижних слоях атмосферы подъемная сила, обеспечиваемая воздушным шаром, уменьшается примерно на 3% на каждые 1000 м (1% на 1000 футов) набранной высоты. [49]
Существует несколько различных типов воздушных шаров, все они отличаются способами взлета и поддержания полета.
Стандартные воздушные шары с горячим воздухом известны как воздушные шары Монгольфье и полагаются исключительно на подъемную силу горячего воздуха, создаваемого горелкой и удерживаемого оболочкой. [50] Этот тип воздушных шаров был разработан братьями Монгольфье и впервые был публично продемонстрирован 4 июня 1783 года беспилотным полетом, длившимся 10 минут, за которым в том же году последовали пилотируемые полеты. [51]
Вместо использования обычного воздуха для подъема воздушного шара можно использовать более легкие, чем воздух, газы, такие как гелий или водород, [53] хотя это означает, что технически это не воздушный шар, хотя они и оказали влияние на конструкцию гибридных воздушных шаров.
.jpg/1280px-El_mundo_f%C3%ADsico,_1882_%22Primera_ascensi%C3%B3n_aerost%C3%A1tica_de_Pilatre_de_Roziers_y_de_Arlandes_el_21_de_noviembre_de_1783%22._(4031001655).jpg)
Воздушный шар Розьер 1785 года — это основной тип гибридного воздушного шара , названный в честь его создателя Жана-Франсуа Пилатра де Розье. Он имеет отдельную ячейку для газа легче воздуха (обычно гелия ), а также конус снизу для горячего воздуха (который используется в воздушном шаре с горячим воздухом) для нагрева гелия ночью. Водородный газ использовался на самых ранних стадиях разработки, но от него быстро отказались из-за опасности появления открытого пламени вблизи газа, например, когда Розье попытался пересечь Ла-Манш со своим прототипом, огонь, используемый для нагрева воздуха, воспламенил водород и убил и его, и его второго пилота через тридцать минут после взлета. [54] Таким образом, все современные гибридные воздушные шары теперь используют гелий в качестве подъемного газа . [55] Эти воздушные шары обычно используются для рекордов высоких летных характеристик для воздушных шаров с горячим воздухом.
Солнечные шары — это воздушные шары, которые используют только солнечную энергию , захваченную оболочкой. Эти оболочки более специализированы, чем у других воздушных шаров, и пытаются максимально увеличить количество собираемой ими солнечной энергии. Этого можно добиться, вращая оболочку во время полета или окрашивая ее в черный или другой темный цвет. [56] Они были впервые использованы в 1970-х годах в Европе Трейси Барнсом, Домиником Михаэлисом, а в США — Фредериком Эспоо и Полом Восшером. [57]
Тепловой дирижабль , или дирижабль , стал реальностью в 1960-х годах. Тепловые дирижабли были первыми управляемыми воздушными плавучими транспортными средствами. [58] Они использовали хвостовые плавники и руль направления и содержали строго горячий воздух, а не смесь с водородом или гелием. [58]
Наблюдательные шары были развернуты еще во время Гражданской войны в США и использовались в качестве разведывательных вышек. [59] Первый военный финансируемый воздушный шар в Америке был разработан Таддеусом Лоу 2 августа 1861 года для Союза . [59] Его конструкция использовала газ из муниципальных линий для надувания шара, поскольку у него не было доступа к портативному генератору. [59] Наблюдательные шары в то время все изготавливались из разноцветного шелка, плетеных корзин, и были вертикально ориентированы и имели форму капли. [60] Водород, или осветительный газ, стал наиболее используемым топливом для надувания к 20-му веку, так как он был легче воздуха. [60] Использование наблюдательных шаров резко возросло в Великобритании благодаря Королевским инженерам в конце 19-го века, развернув их в Судане в 1885 году и в Южной Африке во время Второй англо-бурской войны с 1899 по 1902 год. [61]
Из-за общей конструкции воздушных шаров контролируемое и точное управление ими невозможно; пилоты могут попытаться достичь базового контроля направления, изменяя высоту и улавливая различные потоки воздуха. [62] Ветер в северном полушарии имеет тенденцию поворачивать на восток из-за эффекта Кориолиса по мере увеличения высоты.
Наиболее эффективным способом посадки воздушного шара является уменьшение энергии в оболочке, либо путем уменьшения пламени в воздушных шарах Монгольфье и гибридных шарах, либо более непосредственно путем открытия клапана в оболочке, который выпустит воздух/газ изнутри. [62]
Для обеспечения безопасности пилота и пассажиров воздушный шар может нести несколько единиц спасательного оборудования.
Чтобы снова зажечь горелку, если запальник погаснет и опциональное пьезоэлектрическое зажигание выйдет из строя, пилот должен иметь доступ к резервному средству зажигания, например, к кремневой зажигалке. Многие системы, особенно те, которые перевозят пассажиров, имеют полностью дублирующие топливные и горелковые системы: два топливных бака, подключенных к двум отдельным шлангам, которые питают две разные горелки. Это обеспечивает безопасную посадку в случае блокировки где-то в одной системе или если систему необходимо отключить из-за утечки топлива.
Огнетушитель , подходящий для тушения пожаров пропана, полезен. Большинство воздушных шаров оснащены огнетушителем типа AB:E весом 1 или 2 кг. [63]
Линия управления или сбрасывания является обязательным оборудованием безопасности во многих странах. Это веревка или лента длиной 20–30 метров, прикрепленная к корзине воздушного шара с помощью быстроразъемного соединения на одном конце. При очень тихом ветре пилот воздушного шара может сбросить линию управления с воздушного шара, чтобы наземная команда могла безопасно направить воздушный шар в сторону от препятствий на земле. [64]
Для коммерческих пассажирских воздушных шаров в некоторых странах обязательным является наличие ремней безопасности для пилота. Они состоят из поясного ремня и стропы, которые вместе обеспечивают некоторую свободу движений, не давая пилоту выпасть из корзины при жесткой посадке.
Дополнительные средства безопасности могут включать аптечку первой помощи, противопожарное одеяло и прочный спасательный нож.
Как минимум, пилот должен носить кожаные или огнестойкие волокна (например, номекс ) перчатки, чтобы они могли перекрыть газовый клапан в случае утечки, даже если есть пламя; быстрые действия в этом отношении могут превратить потенциальную катастрофу в простое неудобство. Пилот должен дополнительно носить огнестойкую одежду, закрывающую руки и ноги; либо натуральное волокно, такое как хлопок , лен , конопля или шерсть , либо инженерное огнестойкое волокно, такое как номекс, приемлемо в этом качестве. Большинство инженерных волокон (за исключением вискозы , которая также безопасна для ношения) являются термопластичными ; многие также являются углеводородами . Это делает такие ткани совершенно непригодными для ношения вблизи высоких температур, поскольку не огнестойкие термопластики будут плавиться на носителе, а большинство углеводородов, будь то волокнистые или нет, подходят для использования в качестве топлива. Натуральное волокно скорее обгорит, чем расплавится или сгорит, а огнестойкое волокно обычно имеет очень высокую температуру плавления и по своей природе не воспламеняется. Многие пилоты также советуют своим пассажирам надевать похожую защитную одежду, закрывающую руки и ноги, а также прочную обувь или ботинки, которые обеспечивают хорошую поддержку лодыжки. Наконец, некоторые системы воздушных шаров, особенно те, которые подвешивают горелку к оболочке, а не жестко поддерживают ее в корзине, требуют использования шлемов пилотом и пассажирами.
Наземная команда должна надевать перчатки всякий раз, когда есть возможность работы с тросами или стропами. Масса и открытая поверхность воздушного движения среднего размера воздушного шара достаточны, чтобы вызвать ожоги от трения троса на руках любого, кто попытается остановить или предотвратить движение. Наземная команда также должна носить прочную обувь и, по крайней мере, длинные брюки в случае необходимости доступа к приземляющемуся или приземлившемуся воздушному шару на неровной или заросшей местности.
Как и самолеты, воздушные шары требуют регулярного обслуживания, чтобы оставаться пригодными к полетам. Поскольку самолеты сделаны из ткани и не имеют прямого горизонтального управления, воздушные шары могут время от времени требовать ремонта разрывов или зацепов. Хотя некоторые операции, такие как чистка и сушка, могут выполняться владельцем или пилотом, другие операции, такие как шитье, должны выполняться квалифицированным специалистом по ремонту и регистрироваться в журнале технического обслуживания воздушного шара.
Для обеспечения длительного срока службы и безопасной эксплуатации конверт следует содержать в чистоте и сухости. Это предотвращает образование плесени и грибка на ткани, а также возникновение истирания во время упаковки, транспортировки и распаковки из-за контакта с посторонними частицами. В случае приземления в сыром (из-за осадков или ранней утренней или поздней вечерней росы) или грязном месте (фермерское поле) конверт следует очистить и разложить или повесить для просушки.
Горелка и топливная система также должны содержаться в чистоте, чтобы обеспечить безопасную работу по требованию. Поврежденные топливные шланги необходимо заменить. Застрявшие или протекающие клапаны необходимо отремонтировать или заменить. Плетеная корзина может время от времени требовать повторной отделки или ремонта. Полозья на ее дне могут время от времени требовать замены.
Воздушные шары в большинстве частей света обслуживаются в соответствии с фиксированным графиком обслуживания производителя, который включает регулярные (100 часов полета или 12 месяцев) проверки, в дополнение к работам по техническому обслуживанию для устранения любых повреждений. В Австралии воздушные шары, используемые для перевозки коммерческих пассажиров, должны проверяться и обслуживаться утвержденными мастерскими. [65]
В случае зацепа, ожога или разрыва в ткани конверта можно наложить заплатку или полностью заменить поврежденную панель. Заплатки можно закрепить на месте с помощью клея, ленты, сшивания или комбинации этих методов. Замена всей панели требует удаления швов вокруг старой панели и пришивания новой панели с использованием соответствующей техники, ниток и рисунка стежка.
В зависимости от размера воздушного шара, местоположения и предполагаемого использования воздушные шары и их пилоты должны соблюдать различные правила.
Как и другие воздушные суда в США, воздушные шары должны быть зарегистрированы (иметь N-номер ), иметь сертификат летной годности и проходить ежегодные проверки. Воздушные шары ниже определенного размера (пустой вес менее 155 фунтов или 70 кг, включая оболочку, корзину, горелки и пустые топливные баки) могут использоваться как сверхлегкие воздушные суда .
В Австралии частные пилоты воздушных шаров находятся под управлением Австралийской федерации воздухоплавания [66] и обычно становятся членами региональных клубов воздухоплавания. Коммерческие операции, осуществляемые с пассажирами, оплачивающими проезд, или взимающие плату за рекламные полеты, должны осуществляться на основании Сертификата эксплуатанта от Австралийского управления гражданской авиации и безопасности (CASA) с назначенным главным пилотом. Пилоты должны иметь разную степень опыта, прежде чем им будет разрешено перейти на более крупные воздушные шары. Воздушные шары должны быть зарегистрированы в CASA и подлежать регулярным проверкам летной годности уполномоченным персоналом. [67]
В Великобритании лицо, управляющее воздушным шаром, должно иметь действующую лицензию частного пилота, выданную Управлением гражданской авиации специально для полетов на воздушном шаре; она известна как PPL(B). Существует два типа лицензий на коммерческие воздушные шары: CPL(B) Restricted и CPL(B) (Full). CPL(B) Restricted требуется, если пилот выполняет работу для спонсора или получает оплату от внешнего агента за управление воздушным шаром. Пилот может управлять спонсируемым воздушным шаром, оплатив все расходы по PPL, если только его не попросят посетить какое-либо мероприятие. Тогда требуется CPL(B) Restricted. CPL(B) требуется, если пилот перевозит пассажиров за деньги. Тогда воздушному шару нужна транспортная категория C или A (сертификат летной годности). Если пилот перевозит только гостей спонсора и не берет плату за перевозку других пассажиров, то пилот освобождается от необходимости иметь AOC (сертификат эксплуатанта), хотя его копия необходима. [ необходимо разъяснение ] Для пассажирских полетов на воздушном шаре также требуется журнал технического обслуживания.
В Соединенных Штатах пилот воздушного шара должен иметь сертификат пилота Федерального управления гражданской авиации (FAA) с рейтингом «Свободный воздушный шар легче воздуха», и если пилот не имеет квалификации для управления газовыми шарами, то он также будет иметь следующее ограничение: «Ограничено воздушными шарами с бортовым обогревателем». Пилоту не нужна лицензия для управления сверхлегким самолетом , но настоятельно рекомендуется пройти обучение, и некоторые воздушные шары соответствуют этим критериям.
Чтобы перевозить платных пассажиров по найму (и посещать некоторые фестивали воздушных шаров ), пилот должен иметь сертификат коммерческого пилота . Коммерческие пилоты воздушных шаров могут также выступать в качестве инструкторов по полетам на воздушных шарах . В то время как большинство пилотов воздушных шаров летают ради чистой радости парения в воздухе, многие из них могут зарабатывать на жизнь, работая профессиональным пилотом воздушных шаров. Некоторые профессиональные пилоты совершают коммерческие пассажирские экскурсионные полеты, в то время как другие управляют корпоративными рекламными шарами. [68]
Крупнейшим производителем воздушных шаров является Cameron Balloons из Бристоля , Англия, которая также владеет Lindstrand Balloons из Освестри , Англия. Cameron Balloons, Lindstrand Balloons и еще одна английская компания по производству воздушных шаров Thunder and Colt (с тех пор, как ее приобрела Cameron) были новаторами и разработчиками воздушных шаров специальной формы. Эти воздушные шары используют тот же принцип подъемной силы, что и обычные перевернутые каплевидные воздушные шары, но часто секции специальной формы оболочки воздушного шара не способствуют способности воздушного шара оставаться в воздухе.
Вторым по величине производителем воздушных шаров является компания Ultramagic , базирующаяся в Испании, которая производит от 80 до 120 шаров в год. Ultramagic может производить очень большие шары, такие как N-500, вмещающий до 27 человек в корзине, а также производит множество шаров специальной формы, а также надувные шары с холодным воздухом.
Kubicek Balloons входит в тройку крупнейших компаний в мире . Со своего завода в Брно , Чехия, компания поставляет свою продукцию по всему миру. Производит от 100 до 115 воздушных шаров в год. Компания Kubicek также специализируется на воздушных шарах специальной формы, сертифицированных по типу FAA/EASA и поставляемых со стандартным сертификатом летной годности.
В США компания Aerostar International, Inc. из г. Су-Фолс, Южная Дакота была крупнейшим производителем воздушных шаров в Северной Америке и вторым по величине производителем в мире до прекращения производства воздушных шаров в январе 2007 года. Старейшим сертифицированным производителем в США в настоящее время является компания Adams Balloons из г. Альбукерке, штат Нью-Мексико. Firefly Balloons , ранее The Balloon Works, является производителем воздушных шаров в г. Стейтсвилл, Северная Каролина . Еще одним производителем является Head Balloons, Inc. из г. Хелен, штат Джорджия .
Основные производители в Канаде — Sundance Balloons и Fantasy Sky Promotions. Другие производители — Kavanagh Balloons из Австралии, Schroeder Fire Balloons из Германии, Kubicek Balloons из Чехии и LLopis Balloons из Франции.
Пропановые баллоны, используемые в воздушных шарах, в основном изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали. Большинство алюминиевых баллонов представляют собой вертикальные 10-галлонные баллоны (DOT 4E240), предназначенные в первую очередь для вилочных погрузчиков.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Баллоны для жидкостей обычно встречаются на вилочных погрузчиках.
2-игольный двойной нахлесточный шов. Также называется подрубочным швом.
Все швы имеют тип "французский вал"
Двойной нахлесточный шов представляет собой два ряда параллельных стежков вдоль сложенного шва ткани. Некоторые производители используют плоский шов.
Идеальный французский шов для воздушного шара
