Воздушный шар — это летательный аппарат легче воздуха, состоящий из мешка, называемого оболочкой, в котором содержится нагретый воздух. Внизу подвешена гондола или плетеная корзина (на некоторых дальних или высотных аэростатах — капсула), в которой находятся пассажиры и источник тепла, в большинстве случаев — открытое пламя, вызванное горением жидкого пропана . Нагретый воздух внутри оболочки придает ему плавучесть , поскольку он имеет меньшую плотность , чем более холодный воздух снаружи оболочки. Как и все самолеты , воздушные шары не могут летать за пределами атмосферы . Конверт не обязательно заклеивать снизу, поскольку воздух внутри конверта имеет примерно такое же давление, что и окружающий воздух. В современных спортивных воздушных шарах оболочка обычно изготавливается из нейлоновой ткани, а входное отверстие воздушного шара (ближайшее к пламени горелки) изготавливается из огнестойкого материала, такого как номекс . Современные воздушные шары изготавливаются во многих формах, например, в форме ракетных кораблей и в форме различных коммерческих продуктов, хотя традиционная форма используется для большинства некоммерческих и многих коммерческих применений.
Воздушный шар — первая успешная технология полета на борту человека . Первый в мире беспривязной пилотируемый полет на воздушном шаре 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 полет на воздушном шаре в Америке был запущен из тюрьмы Уолнат-стрит в Филадельфии 9 января 1793 года французским воздухоплавателем Жаном Пьером Бланшаром . [3] Воздушные шары, которые можно перемещать по воздуху, а не просто дрейфовать по ветру, известны как тепловые дирижабли .
Предшественником воздушного шара был небесный фонарь ( 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 изучала фонари Конгмин из Китая и использовала их в битве при Легнице во время монгольского вторжения в Польшу. [5] Это первый раз, когда о полетах на воздушном шаре стало известно в западном мире.
В 18 веке колониальный бразильский священник-иезуит Бартоломеу де Гужман придумал воздушный аппарат под названием Пассарола , который был предшественником воздушного шара. Целью Пассаролы было служить воздушным судном для облегчения связи и стратегическим устройством. [6] В 1709 году Иоанн V из Португалии решил профинансировать проект Бартоломеу де Гужмана по ходатайству священника-иезуита, [7] и в Casa da India была проведена беспилотная демонстрация в присутствии Иоанна V, королевы Марии Анны Австрийской. , имея в качестве свидетелей итальянского кардинала Микеланджело Конти , двух членов Португальской королевской академии истории, одного португальского дипломата и одного летописца. Это событие привлечет внимание Европы к этому событию и этому проекту. В более поздней статье лондонской газеты Daily Universal Register от 20 октября 1786 года будет утверждаться, что изобретатель смог вырасти, используя свой прототип. Также в 1709 году португальский иезуит написал Manifesto summário para os que ignoram poderse navegar pelo elemento do ar ( Краткий манифест для тех, кто не знает, что можно плыть сквозь стихию воздуха ); он также оставил проекты пилотируемого воздушного судна.
Известный воздухоплаватель Джулиан Нотт в 1970-е годы; выдвинул гипотезу, что два тысячелетия назад созданием геоглифов Линий Наска могли руководить лидеры Наска на воздушном шаре, что, возможно, было самым ранним полетом на воздушном шаре в истории человечества. [8] В 1975 году, чтобы поддержать эту теорию, он спроектировал и пилотировал доисторический воздушный шар Наска, утверждая, что использовал только методы и материалы, доступные перуанцам до инков 1000 лет назад. [9] [10]
Братья-французы Жозеф-Мишель и Жак-Этьен Монгольфье разработали воздушный шар в Анноне , Ардеш , Франция, и продемонстрировали его публично 19 сентября 1783 года, совершив беспилотный полет продолжительностью 10 минут. После экспериментов с беспилотными воздушными шарами и полетов с животными, первый полет на воздушном шаре с людьми на борту, полет на привязи, был выполнен примерно 15 октября 1783 года Жаном-Франсуа Пилатром де Розье, который совершил по крайней мере один полет на привязи со двора мастерская Ревейон в предместье Сен-Антуан . Позже в тот же день Пилатр де Розье стал вторым человеком, поднявшимся в воздух, достигнув высоты 26 м (85 футов) — длины троса. [11] [12] Первый свободный полет с людьми-пассажирами был совершен несколько недель спустя, 21 ноября 1783 года. [13] Король Людовик XVI первоначально постановил, что первыми пилотами будут осужденные преступники , но де Розье вместе с Маркиз Франсуа д'Арланд успешно подал прошение о присвоении этой чести. [14] [15] [16] Первое военное использование воздушного шара произошло в 1794 году во время битвы при Флерюсе , когда французы использовали воздушный шар l'Entreprenant для наблюдения. [17]
Жан-Пьер Бланшар стал первым человеком, совершившим полет на воздушном шаре в различных странах, включая США, Нидерланды и Германию. Его самый заметный полет пересек Ла-Манш в направлении Дуврского замка в сопровождении Джона Джеффриса , который произошел 7 января 1785 года. В 1808 году Бланшар перенес сердечный приступ во время полета на воздушном шаре над Гаагой, упал со своего воздушного шара и получил смертельные травмы. Его жена Софи Бланшар продолжила его профессию, но десять лет спустя тоже умерла на воздушном шаре из-за фестиваля фейерверков, в результате которого водород в воздушном шаре загорелся. [18]
Современные воздушные шары со встроенным источником тепла были разработаны Эдом Йостом и Джимом Винкером, начиная с 1950-х годов; Результатом их работы стал его первый успешный полет 22 октября 1960 года. [19] Первым современным воздушным шаром, изготовленным в Соединенном Королевстве (Великобритания), был Bristol Belle , построенный в 1967 году. В настоящее время используются воздушные шары. прежде всего для отдыха.
Воздушные шары способны летать на чрезвычайно большие высоты. 26 ноября 2005 года Виджайпат Сингхания установил мировой рекорд высоты полета на воздушном шаре, достигнув высоты 21 027 м (68 986 футов). Он вылетел из центра Мумбаи , Индия, и приземлился в 240 км (150 миль) к югу, в Панчале. [20] Предыдущий рекорд в 19 811 м (64 997 футов) был установлен Пером Линдстрандом 6 июня 1988 года в Плано, штат Техас .
15 января 1991 года воздушный шар Virgin Pacific Flyer совершил самый длинный полет на воздушном шаре, когда Пер Линдстранд (родившийся в Швеции, но проживавший в Великобритании) и Ричард Брэнсон из Великобритании пролетели 7671,91 км (4767,10 миль) из Японии. в Северную Канаду. Оболочка воздушного шара объемом 74 000 кубических метров (2,6 миллиона кубических футов) была самой большой из когда-либо построенных для тепловых самолетов. Созданный для полетов в трансокеанских реактивных потоках , Pacific Flyer зафиксировал самую высокую путевую скорость для пилотируемого воздушного шара — 394 км/ч (245 миль в час). Рекорд самой продолжительности был установлен швейцарским психиатром Бертраном Пиккаром ( внуком Огюста Пиккара ) и британцем Брайаном Джонсом, летавшими на Breitling Orbiter 3. Это было первое беспосадочное кругосветное путешествие на воздушном шаре. Воздушный шар покинул Шато-д'О, 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, проехав 19 дней, 21 час и 55 минут. Стив Фоссет , летавший в одиночку, превзошел рекорд кратчайшего времени путешествия вокруг света 3 июля 2002 года в своей шестой попытке [21] за 320 часов 33 минуты. [22] Федор Конюхов совершил одиночный кругосветный полет в своей первой попытке на гибридном воздушно-гелиевом шаре с 11 по 23 июля 2016 года [23] за время вокруг света 268 часов 20 минут. [22]
В воздушном шаре для пилотируемого полета используется однослойный тканевый газовый мешок (подъемный «конверт») с отверстием внизу, называемым ртом или горлом. К конверту прикреплена корзина или гондола для перевозки пассажиров. Над корзиной по центру рта установлена «горелка», которая впрыскивает пламя в оболочку, нагревая воздух внутри. Нагреватель или горелка работает на пропане — сжиженном газе , хранящемся в сосудах под давлением, похожих на баллоны вилочных погрузчиков высокого давления . [24] [25]
Современные воздушные шары обычно изготавливаются из таких материалов, как нейлон рипстоп или лавсан ( полиэстер ). [26]
В процессе производства материал разрезается на панели и сшивается вместе с конструкционными несущими лентами , которые выдерживают вес гондолы или корзины. Отдельные секции, которые простираются от горла до макушки (верхней части) оболочки, известны как затылки или секции запекшейся части. Конверты могут иметь от 4 до 24 и более точек. [27]
Конверты часто имеют коронное кольцо на самом верху. Это обруч из гладкого металла, обычно алюминия, диаметром примерно 30 см (1 фут). К коронному кольцу крепятся вертикальные грузовые ленты из конверта.
В нижней части конверта вертикальные грузовые ленты сшиты в петли, которые соединяются с тросами (по одному тросу на каждую грузовую ленту). Эти тросы, часто называемые проволоками , соединяются с корзиной с помощью карабинов .
Наиболее распространенная техника сшивания панелей вместе называется французским срубом , французским срубом или двойным нахлесточным швом. [28] [29] [30] [31] Два куска ткани складываются друг на друга по общему краю, возможно, также с помощью нагрузочной ленты, и сшиваются двумя рядами параллельных стежков. Другие методы включают плоский нахлесточный шов, при котором два куска ткани скрепляются вместе просто двумя рядами параллельных стежков, и зигзагообразный шов , при котором параллельные зигзагообразные швы удерживают двойной нахлест ткани. [30]
Ткань (или, по крайней мере, ее часть, например, верхняя 1/3) может быть покрыта герметиком, например силиконом или полиуретаном , чтобы сделать ее непроницаемой для воздуха. [32] Зачастую срок службы оболочки заканчивается разрушением этого покрытия и соответствующей потерей непроницаемости, а не ослаблением самой ткани. Тепло, влага и механический износ во время сборки и упаковки являются основными причинами деградации. Как только конверт становится слишком пористым для полета, его можно убрать и выбросить или, возможно, использовать как «тряпичный мешок»: надуть холодным способом и открыть, чтобы через него могли пробегать дети. Продукты для повторного покрытия ткани становятся коммерчески доступными. [33]
Доступен широкий выбор размеров конвертов. Самые маленькие воздушные шары без корзин, рассчитанные на одного человека (так называемые « Хопперы » или «Cloudhoppers») имеют объем оболочки всего 600 м 3 (21 000 куб. футов); [34] для идеальной сферы радиус будет около 5 м (16 футов). С другой стороны, воздушные шары, используемые в коммерческих экскурсионных операциях, могут перевозить более двух десятков человек при объеме оболочки до 17 000 м 3 (600 000 куб. футов). [34] Наиболее часто используемый размер составляет около 2800 м 3 (99 000 куб. футов), что позволяет перевозить от 3 до 5 человек.
В верхней части воздушного шара обычно имеется какое-то вентиляционное отверстие, позволяющее пилоту выпускать горячий воздух, чтобы замедлить подъем, начать снижение или увеличить скорость снижения, обычно для приземления. Некоторые воздушные шары имеют поворотные вентиляционные отверстия , которые представляют собой боковые отверстия, которые при открытии заставляют воздушный шар вращаться. Такие вентиляционные отверстия особенно полезны для воздушных шаров с прямоугольными корзинами, чтобы облегчить выравнивание более широкой стороны корзины для приземления. [35]
Самый распространенный тип верхнего вентиляционного отверстия — дискообразный тканевый клапан, называемый парашютным вентиляционным отверстием , изобретенный Трейси Барнс. [36] Ткань соединена по краям с набором «вентильных линий», которые сходятся в центре. (Расположение ткани и строп примерно напоминает парашют — отсюда и название.) Эти «вентиляционные линии» сами по себе соединены с линией управления, идущей к корзине. Отверстие парашюта открывается, потянув за трос управления. Как только линия управления освобождается, давление оставшегося горячего воздуха возвращает вентиляционную ткань на место. Во время полета можно ненадолго открыть вентиляционное отверстие парашюта, чтобы начать быстрое снижение. (Более медленное снижение начинается за счет естественного охлаждения воздуха в воздушном шаре.) Вентиляционное отверстие полностью открывается, чтобы воздушный шар схлопнулся после приземления.
Более старый и в настоящее время менее распространенный тип верхнего вентиляционного отверстия называется вентиляционным отверстием на липучке . Это тоже диск ткани наверху воздушного шара. Однако вместо набора «вентиляционных линий», которые могут многократно открывать и закрывать вентиляционное отверстие, вентиляционное отверстие закрепляется с помощью застежек «липучка» (таких как липучка) и открывается только в конце полета. Воздушные шары, оснащенные вентиляционным отверстием на липучке, обычно имеют второе «маневрирующее вентиляционное отверстие», встроенное сбоку (а не сверху) воздушного шара. Другой распространенный тип конструкции верха - это «умное вентиляционное отверстие», которое вместо того, чтобы опускать тканевый диск в конверт, как в случае с «парашютом», собирает ткань вместе в центре отверстия. Эту систему теоретически можно использовать для маневрирования в полете, но чаще всего она используется только как устройство быстрого спуска воздуха для использования после приземления, что имеет особую ценность при сильном ветре. Другие конструкции, такие как системы «pop top» и «MultiVent», также пытались удовлетворить необходимость быстрого спуска воздуха при приземлении, но парашютный верх остается популярным как система всестороннего маневрирования и спуска воздуха.
Помимо специальных форм, возможно, для маркетинговых целей, существует несколько вариаций традиционной формы «перевернутой капли». Самый простой, часто используемый строителями домов, — это полусфера на вершине усеченного конуса . Более сложные конструкции пытаются минимизировать окружное напряжение на ткани, причем с разной степенью успеха в зависимости от того, принимают ли они во внимание вес ткани и различную плотность воздуха. Эту форму можно назвать «естественной». [37] Наконец, некоторые специализированные воздушные шары предназначены для минимизации аэродинамического сопротивления (в вертикальном направлении) для улучшения летных характеристик на соревнованиях. [38]
Корзины для воздушных шаров обычно изготавливаются из плетеной лозы или ротанга . Эти материалы оказались достаточно легкими, прочными и долговечными для полетов на воздушном шаре. Такие корзины обычно имеют прямоугольную или треугольную форму. Они различаются по размеру: от достаточно больших, чтобы вместить двух человек, до достаточно больших, чтобы вместить тридцать человек. [39] Корзины большего размера часто имеют внутренние перегородки для структурной фиксации и разделения пассажиров. В боковой части корзины можно проделать небольшие отверстия, которые будут служить опорами для ног для пассажиров, забирающихся в нее или выходящих из нее. [40]
Корзины также могут быть изготовлены из алюминия , особенно со складной алюминиевой рамой с тканевой обшивкой, чтобы уменьшить вес или повысить портативность. [41] Они могут использоваться пилотами без наземной команды или теми, кто пытается установить рекорды высоты, продолжительности или расстояния. Другие специальные корзины включают полностью закрытые гондолы, используемые для кругосветных путешествий [42] , а также корзины, состоящие лишь из сиденья для пилота и, возможно, одного пассажира.
Горелочный агрегат газифицирует жидкий пропан , [43] смешивает его с воздухом, воспламеняет смесь и направляет пламя и выхлоп в устье оболочки. Горелки различаются по выходной мощности; каждый из них обычно производит от 2 до 3 МВт тепла (от 7 до 10 миллионов БТЕ в час), при этом там, где требуется большая мощность, устанавливаются конфигурации с двумя, тремя или четырьмя горелками. [44] [45] Пилот приводит в действие горелку, открывая пропановый клапан, известный как поддувной клапан . Клапан может быть подпружинен, поэтому он закрывается автоматически, или может оставаться открытым до тех пор, пока пилот не закроет его. Горелка имеет запальную лампочку для воспламенения пропан-воздушной смеси. Пилот может зажечь пилот с помощью внешнего устройства, например кремневого бойка или зажигалки , или с помощью встроенной пьезоэлектрической искры. [46]
Если имеется более одной горелки, пилот может использовать одну или несколько одновременно, в зависимости от желаемой тепловой мощности. Каждая горелка имеет металлическую катушку пропановой трубки, через которую пробивается пламя для предварительного нагрева поступающего жидкого пропана. Горелка может быть подвешена к горловине конверта или жестко закреплена над корзиной. Горелка может быть установлена на подвесе , чтобы пилот мог направить пламя и избежать перегрева ткани оболочки. Горелка может иметь вторичный пропановый клапан, который выпускает пропан медленнее и тем самым издает другой звук. Это называется шепотной горелкой и используется для полета над домашним скотом, чтобы уменьшить вероятность его спугивания. Он также генерирует более желтое пламя и используется для ночного свечения, поскольку освещает внутреннюю часть оболочки лучше, чем основной клапан.
Топливные баки для пропана обычно представляют собой цилиндрические сосуды под давлением, изготовленные из алюминия , нержавеющей стали или титана , с клапаном на одном конце для подачи топлива в горелку 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). [32] Они могут быть предназначены для вертикального или горизонтального использования и могут быть установлены внутри или снаружи корзины.
Давление, необходимое для подачи топлива через трубопровод к горелке, может создаваться за счет давления паров самого пропана, если он достаточно теплый, или за счет введения инертного газа, такого как азот . [46] Танки могут быть предварительно нагреты с помощью электрических нагревательных лент , чтобы обеспечить достаточное давление пара для полетов в холодную погоду. [47] Обогреваемые баки обычно также оборачивают изолирующим одеялом для сохранения тепла во время установки и полета.
Воздушный шар может быть оснащен различными инструментами, помогающими пилоту. Они обычно включают в себя высотомер , индикатор скорости набора высоты (вертикальной скорости), известный как вариометр , температуру конверта (воздуха) и температуру окружающей среды (воздуха). [48] GPS - приемник может быть полезен для определения путевой скорости (традиционные указатели воздушной скорости самолета будут бесполезны) и направления.
Объединенную массу средней системы можно рассчитать следующим образом: [32]
Увеличение температуры воздуха внутри оболочки делает его менее плотным, чем окружающий (окружающий) воздух. Воздушный шар плавает под действием выталкивающей силы, действующей на него. Эта сила — та же сила, которая действует на объекты, когда они находятся в воде, и описывается принципом 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 конвертов из нейлоновой ткани максимальная внутренняя температура ограничена примерно 120 °C (250 °F). [49]
Температура плавления нейлона значительно выше этой максимальной рабочей температуры — около 230 °C (450 °F), но более высокие температуры приводят к более быстрому снижению прочности нейлоновой ткани с течением времени. При максимальной рабочей температуре 120 °C (250 °F) воздушные шары-конверты обычно могут летать от 400 до 500 часов, прежде чем потребуется замена ткани. Многие пилоты воздушных шаров эксплуатируют свои оболочки при температурах значительно ниже 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/м 3 (0,075 фунта/куб фута). Общая подъемная сила воздушного шара объемом 2800 м 3 (100 000 куб. футов), нагретого до 99 ° C (210 ° F), составит 723,5 кг (1595 фунтов). Этого как раз достаточно для создания нейтральной плавучести для всей массы системы (конечно, не включая нагретый воздух, запертый в оболочке), указанной в предыдущем разделе. Для взлета потребуется немного более высокая температура, в зависимости от желаемой скорости набора высоты. В действительности воздух, содержащийся в оболочке, не имеет одинаковой температуры, как показывает прилагаемое тепловое изображение, 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 (что эквивалентно 62,5 куб. футов/фунт). Точная величина подъемной силы зависит не только от упомянутой выше внутренней температуры, но и от внешней температуры, высоты над уровнем моря и влажности окружающего воздуха. В теплый день воздушный шар не сможет подняться так высоко, как в прохладный день, поскольку температура, необходимая для запуска, будет превышать максимально допустимую для нейлоновой ткани конверта. Кроме того, в нижних слоях атмосферы подъемная сила, обеспечиваемая воздушным шаром, уменьшается примерно на 3% на 1000 м (1% на 1000 футов) набранной высоты. [50]
Существует несколько различных типов воздушных шаров, каждый из которых имеет разные способы взлета и поддержания полета.
Стандартные воздушные шары известны как воздушные шары Монгольфье и полагаются исключительно на плавучесть горячего воздуха, обеспечиваемого горелкой и содержащегося в оболочке. [51] Этот тип воздушного шара был разработан братьями Монгольфье , и его первая публичная демонстрация состоялась 4 июня 1783 года с беспилотным полетом продолжительностью 10 минут, за которым позже в том же году последовали пилотируемые полеты. [52]
Вместо использования обычного воздуха для подъема воздушного шара также можно использовать газы легче воздуха, такие как гелий или водород, [54] хотя это означает, что технически это не воздушный шар, хотя они действительно повлияли 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 — основной тип гибридного воздушного шара , названный в честь его создателя Жана-Франсуа Пилятра де Розье. Он имеет отдельную камеру для газа легче воздуха (обычно гелия ), а также конус внизу для горячего воздуха (который используется в воздушном шаре) для нагрева гелия в ночное время. Водород использовался на самых ранних стадиях разработки, но от него быстро отказались из-за опасности возникновения открытого огня рядом с газом, например, когда Розье попытался пересечь Ла-Манш на своем прототипе, загорелся огонь, используемый для нагрева воздуха. Водород и убил его и его второго пилота через тридцать минут после взлета. [55] Таким образом, все современные гибридные воздушные шары теперь используют гелий в качестве подъемного газа . [56] Эти воздушные шары обычно используются для установления рекордов производительности на воздушных шарах.
Солнечные воздушные шары - это воздушные шары, которые используют только солнечную энергию, уловленную оболочкой. Эти оболочки более специализированы, чем другие воздушные шары, и пытаются максимизировать количество солнечной энергии, которую они собирают. Это варьируется от вращения конверта во время полета до окраски конверта в черный или другой темный цвет. [57] Они были впервые предложены в 1970-х годах в Европе Трейси Барнс, Домиником Михаэлисом, а в США — Фредериком Эспоо и Полом Вессером. [58]
Тепловой дирижабль
Тепловой дирижабль , или дирижабль , стал реальностью в 1960-х годах. Тепловые дирижабли были первыми управляемыми воздушными боевыми кораблями. [59] Они использовали хвостовое оперение и руль направления и содержали исключительно горячий воздух, а не смесь с водородом или гелием. [59]
Наблюдательный шар
Наблюдательные воздушные шары были развернуты еще во время Гражданской войны в США и использовались в качестве разведывательных вышек. [60] Первый воздушный шар в Америке, финансируемый военными, был разработан Таддеусом Лоу 2 августа 1861 года для Союза . [60] В его конструкции для надувания воздушного шара использовался газ из муниципальных сетей, поскольку у него не было доступа к портативному генератору. [60] В то время все наблюдательные воздушные шары изготавливались из плетеных корзин из разноцветного шелка, имели вертикально ориентированную ориентацию и имели форму слезы. [61] Водород, или осветительный газ, стал наиболее часто используемым топливом для инфляции к 20 веку, поскольку он был легче воздуха. [61] Использование наблюдательных аэростатов в Великобритании резко возросло благодаря Королевским инженерам в конце 19-го века, которые были развернуты в Судане в 1885 году и в Южной Африке во время Второй англо-бурской войны с 1899 по 1902 год. [62]
Из-за общей конструкции воздушных шаров контролируемое и точное управление воздушными шарами невозможно; Пилоты могут попытаться добиться базового управления направлением, изменяя высоту и улавливая различные потоки ветра. [63] Ветер в северном полушарии имеет тенденцию поворачивать на восток из-за эффекта Кориолиса по мере увеличения высоты.
Самый эффективный способ приземления воздушного шара - уменьшить энергию в оболочке, либо уменьшив пламя в воздушных шарах Монгольфье и Гибрид, либо, более напрямую, открыв клапан в оболочке, который выпустит воздух / газ внутри. [63]
Чтобы обеспечить безопасность пилота и пассажиров, воздушный шар может нести несколько единиц защитного оборудования.
Чтобы повторно зажечь горелку, если пилотная лампа погаснет и дополнительное пьезозажигание выйдет из строя, пилот должен иметь свободный доступ к средствам резервного зажигания, таким как кремневая искровая зажигалка. Многие системы, особенно те, которые перевозят пассажиров, имеют полностью дублирующие системы топлива и горелок: два топливных бака, соединенные с двумя отдельными шлангами, которые питают две отдельные горелки. Это позволяет безопасно приземлиться в случае блокировки где-то в одной системе или если систему необходимо вывести из строя из-за утечки топлива.
Полезен огнетушитель, подходящий для тушения пожаров на пропане . Большинство воздушных шаров оснащены огнетушителем типа AB:E массой 1 или 2 кг . [64]
Во многих странах погрузочно-разгрузочная линия или линия сброса являются обязательным оборудованием безопасности. Это веревка или тесьма длиной 20–30 метров, прикрепленная к корзине с воздушным шаром быстроразъемным соединением на одном конце. При очень штильном ветре пилот воздушного шара может сбросить с него трос управления, чтобы наземная команда могла безопасно направить воздушный шар в сторону от препятствий на земле. [65]
Для коммерческих пассажирских аэростатов в некоторых странах обязательна удерживающая система пилота. Он состоит из поясного ремня и лямки, которые вместе обеспечивают некоторую свободу движений и не позволяют пилоту вылететь из корзины во время жесткой посадки.
Дополнительное защитное оборудование может включать аптечку, противопожарное одеяло и прочный спасательный нож.
Как минимум, пилот должен носить перчатки из кожи или огнестойкого волокна (например, номекса ), чтобы они могли перекрыть газовый клапан в случае утечки, даже если присутствует пламя; быстрые действия в этом отношении могут превратить потенциальную катастрофу в простое неудобство. Пилот должен дополнительно носить огнестойкую одежду, закрывающую руки и ноги; В этом качестве приемлемо либо натуральное волокно, такое как хлопок , лен , конопля или шерсть , либо специальное огнестойкое волокно, такое как номекс. Большинство искусственных волокон (за исключением вискозы , которую также безопасно носить) являются термопластичными ; многие из них также являются углеводородами . Это делает такие ткани совершенно непригодными для ношения при высоких температурах, поскольку негорючие термопласты плавятся на теле пользователя, а большинство углеводородов, как волокнистых, так и нет, подходят для использования в качестве топлива. Натуральное волокно скорее опалится, чем плавится или легко сгорит, а огнестойкое волокно обычно имеет очень высокую температуру плавления и по своей природе негорючее. Многие пилоты также советуют своим пассажирам носить аналогичную защитную одежду, закрывающую руки и ноги, а также прочную обувь или ботинки, обеспечивающие хорошую поддержку лодыжки. Наконец, некоторые аэростатные системы, особенно те, в которых горелка подвешивается к оболочке вместо того, чтобы жестко поддерживать ее на корзине, требуют использования пилотом и пассажирами шлемов.
Наземному персоналу следует надевать перчатки всякий раз, когда есть возможность взяться за веревки или тросы. Масса и поверхность, подверженная движению воздуха воздушного шара среднего размера, достаточны, чтобы вызвать ожоги рук от трения веревки у любого, кто пытается остановить или предотвратить движение. Наземному персоналу также следует носить прочную обувь и как минимум длинные брюки на случай необходимости доступа к приземляющемуся или приземлившемуся аэростату на пересеченной или заросшей местности.
Как и самолеты, воздушные шары требуют регулярного технического обслуживания, чтобы оставаться годными к полетам. Поскольку самолеты сделаны из ткани и не имеют прямого горизонтального управления, воздушные шары иногда могут нуждаться в ремонте из-за 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 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 посадки во влажном (из-за осадков, утренней или поздней вечерней росе) или грязном месте (фермерское поле) конверт следует очистить и разложить или повесить для просушки.
Горелку и топливную систему также необходимо содержать в чистоте, чтобы обеспечить безопасную работу в случае необходимости. Поврежденные топливные шланги необходимо заменить. Заклинившие или негерметичные клапаны необходимо отремонтировать или заменить. Плетеная корзина может время от времени требовать полировки или ремонта. Полозья на его дне могут время от времени требовать замены.
В большинстве стран мира воздушные шары обслуживаются в соответствии с фиксированным графиком технического обслуживания производителя, который включает регулярные (100 летных часов или 12 месяцев) проверки, а также работы по техническому обслуживанию для устранения любых повреждений. В Австралии воздушные шары, используемые для перевозки коммерческих пассажиров, должны проверяться и обслуживаться в утвержденных мастерских. [66]
В случае замятия, ожога или разрыва ткани конверта можно наклеить заплатку или полностью заменить поврежденную панель. Заплатки можно удерживать на месте с помощью клея, ленты, сшивания или комбинации этих методов. Для замены всей панели необходимо удалить швы вокруг старой панели и пришить новую панель с использованием соответствующей техники, ниток и рисунка строчки.
В зависимости от размера воздушного шара, его местоположения и предполагаемого использования воздушные шары и их пилоты должны соответствовать различным правилам.
Как и другие самолеты в США, воздушные шары должны быть зарегистрированы (иметь N-номер ), иметь сертификат летной годности и проходить ежегодные проверки. Воздушные шары меньше определенного размера (вес пустого менее 155 фунтов или 70 кг, включая оболочку, корзину, горелки и пустые топливные баки) могут использоваться в качестве сверхлегких самолетов .
В Австралии частные пилоты воздушных шаров находятся под управлением Австралийской федерации воздухоплавания [67] и обычно становятся членами региональных клубов воздухоплавания. Коммерческие операции по перевозке пассажиров с оплатой проезда или взиманию платы за рекламные рейсы должны выполняться в соответствии с Сертификатом эксплуатанта, выданным Управлением гражданской авиации и безопасности Австралии (CASA) с назначенным старшим пилотом. Пилоты должны иметь различную степень опыта, прежде чем им будет разрешено перейти на более крупные воздушные шары. Воздушные шары должны быть зарегистрированы в CASA и подлежат регулярным проверкам летной годности уполномоченным персоналом. [68]
В Великобритании командир должен иметь действующую лицензию частного пилота, выданную Управлением гражданской авиации специально для полетов на воздушном шаре; это известно как PPL(B). Существует два типа лицензий на коммерческие воздушные шары: CPL(B) ограниченная и CPL(B) (полная). CPL(B) Restricted требуется, если пилот выполняет работу на спонсора или получает оплату от внешнего агента за управление воздушным шаром. Пилот может управлять спонсируемым воздушным шаром со всем, что оплачено PPL, если его не попросят присутствовать на каком-либо мероприятии. Тогда требуется CPL(B) Restricted. CPL(B) требуется, если пилот перевозит пассажиров за деньги. Тогда воздушному шару необходима транспортная категория C или A (сертификат летной годности). Если пилот перевозит только гостей спонсора и не взимает плату за перелет других пассажиров, то пилот освобождается от наличия AOC (сертификата авиаоператора), хотя его копия требуется. [ необходимы разъяснения ] Для пассажирских полетов на воздушном шаре также требуется журнал технического обслуживания.
В Соединенных Штатах пилот воздушного шара должен иметь сертификат пилота Федерального авиационного управления (FAA) с рейтингом «Свободный воздушный шар легче воздуха», и если пилот не имеет также квалификации для управления газовым баллоном. Воздушные шары также будут иметь такое ограничение: «Только для воздушных шаров с бортовым обогревателем». Пилоту не нужна лицензия для управления сверхлегким самолетом, но обучение настоятельно рекомендуется, 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 . Пилоты коммерческих воздушных шаров также могут выступать в качестве инструкторов по полетам на воздушных шарах . В то время как большинство пилотов воздушных шаров летают ради чистого удовольствия от парения в воздухе, многие могут зарабатывать на жизнь как профессиональные пилоты воздушных шаров. Некоторые профессиональные пилоты летают на коммерческих пассажирских экскурсионных рейсах, а другие управляют корпоративными рекламными воздушными шарами. [69]
Крупнейшим производителем воздушных шаров является компания Cameron Balloons из Бристоля , Англия, которой также принадлежит компания 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 она была приобретена Cameron) были новаторами и разработчиками воздушных шаров специальной формы. В этих воздушных шарах используется тот же принцип подъемной силы, что и в обычных воздушных шарах в форме перевернутой капли, но часто участки 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 воздушных шаров в год. Ultramagic может производить очень большие воздушные шары, такие как N-500, в корзине которого помещается до 27 человек, а также производить множество воздушных шаров специальной формы, а также надувные лодки с холодным воздухом.
Одна из трёх крупнейших компаний мира — Kubicek Balloons . Со своего завода в Брно , Чехия , компания отправляет свою продукцию по всему миру. Производит от 100 до 115 воздушных шаров в год. Компания Kubicek также специализируется на производстве воздушных шаров специальной формы, сертифицированных FAA/EASA и поставляемых со стандартным сертификатом летной годности.
В США компания Aerostar International, Inc. из Су-Фолс, Южная Дакота, была крупнейшим производителем воздушных шаров в Северной Америке и вторым в мире производителем, прежде чем прекратила производство воздушных шаров в январе 2007 года. Старейшим сертифицированным производителем в США в настоящее время является компания Adams Balloons из Альбукерке, штат Нью-Йорк. Мексика. Firefly Balloons , ранее называвшаяся The Balloon Works, — производитель воздушных шаров в Стейтсвилле, Северная Каролина . Другим производителем является компания Head Balloons, Inc. из Хелен, штат Джорджия .
Основными производителями в Канаде являются Sundance Balloons и Fantasy Sky Promotions. Другие производители включают Kavanagh Balloons из Австралии, Schroeder Fire Balloons из Германии, Kubicek Balloons из Чехии и LLopis Balloons из Франции.
Баллоны с пропаном, используемые в воздушных шарах, в основном изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали.
Большинство алюминиевых резервуаров представляют собой вертикальные баллоны емкостью 10 галлонов (DOT 4E240), предназначенные в основном для вилочных погрузчиков.
Цилиндры, работающие с жидкостями, обычно встречаются на вилочных погрузчиках.
2-игольная двойная нахлесточная строчка, также называемая срубленным швом.
все швы типа «французский фал».
Двойной нахлесточный шов состоит из двух рядов параллельных стежков вдоль загнутого шва ткани.
Некоторые производители используют плоский шов.
Идеальный шов на воздушном шаре French Fell
