Im Jahr 1783 entwarfen die Brüder Etienne und Joseph Montgolfier in der kleinen Stadt Annonay in Frankreich den ersten Heißluftballon Frankreichs, der zu Ehren ihrer Schöpfer „Heißluftballon“ genannt wurde. Die Brüder waren reiche Leute, besaßen eine Papierfabrik, studierten Naturwissenschaften und wandten ihr Wissen in der Praxis an.

Als sie eines Tages die am Himmel vorbeiziehenden Wolken beobachteten, schnitten sie eine große Kugel aus einer Leinwand aus und versuchten, sie mit heißem Dampf zu füllen. Doch der Dampf kühlte schnell ab, verwandelte sich in Wassertropfen auf die Materie, die Kugel wurde schwer und stieg nicht in die Luft.

Joseph wusste von der Entdeckung von Wasserstoff durch den englischen Wissenschaftler Henry Cavendish, einem Gas, das nicht nur brennbar, sondern auch vierzehnmal leichter als Luft war.

Die Brüder kauften Wasserstoff, aber dieses Mal stieg der Ballon nicht auf – das Gas sickerte schnell durch das Gewebe der Hülle. Auch die Verwendung von Papier statt Stoff führte nicht zum Erfolg.

An einem Winterabend sah der ältere Bruder Joseph, wie seine Frau mit hochgekrempeltem Rock über dem Kamin beugte. Joseph interessierte sich für die Erklärungen seiner Frau. Sie behauptete, der Rauch sei schuld, was sie in eine unangenehme Situation brachte.

Montgolfier hatte eine Idee – er musste den Ballon mit Rauch füllen. Der Erfinder verwendete Stoff und Papier und tränkte sie in einer Alaunlösung.

Einwohner der Stadt erfuhren von dem Hobby der Brüder und baten darum, der Stadt das Thema ihrer Forschung zu zeigen.

Die Luftfahrt ist der erste Schritt in den Himmel.

Die Brüder trafen die Bewohner auf halbem Weg und planten den Start des Ballons für den 5. Juni 1783. Sie haben sich sehr intensiv auf dieses Datum vorbereitet. Sie machten einen riesigen Ball aus Stoff, der mit Papier bedeckt war; in der Mitte des Balls verstärkten sie ihn mit einem Stoffgürtel, an dem sie Seile befestigten, um den Ballon zu halten, während er mit Rauch gefüllt war.

An der Unterseite der Kugel war ein Holzrahmen befestigt, durch den heiße Luft geblasen werden sollte. Dadurch wog der Ball mehr als 200 kg und hatte die Höhe eines dreistöckigen Hauses.

Am festgesetzten Tag, als sich die Stadtbewohner auf dem Platz versammelten, zündeten die Brüder ein Feuer an. Die Helfer ergriffen die Seile und die Brüder positionierten die Unterseite des Balls über dem Feuer. Der mit heißer Luft gefüllte Ballon wuchs vor unseren Augen und die Bewohner von Annone sahen auf der Hülle des Ballons die Inschrift „AD Astra“, was aus dem Lateinischen übersetzt „Zu den Sternen“ bedeutet. Als die acht Personen, die den Ball hielten, die Seile losließen, stieg der Ball in den Himmel. Die Freude der Stadtbewohner kannte keine Grenzen und die Brüder Montgolfier freuten sich mit ihnen über ihren Erfolg. Und obwohl der Ballon nicht weiter als einen Kilometer flog, nahm diese kleine französische Stadt einen ehrenvollen Platz in der Geschichte der Luftfahrt ein.

Die Nachricht vom fliegenden Ballon erreichte König Ludwig XVI. von Frankreich, der die Brüder nach Paris einlud. Zu dieser Zeit wandte sich die Akademie der Wissenschaften im Auftrag des Königs an den berühmten Wissenschaftler, Professor am Konservatorium für Wissenschaft und Handwerk, den Physiker Jacques Charles, um die Erfindung des Heißluftballons zu erklären. Für seine Experimente verwendete er jedoch einen mit Wasserstoff gefüllten Ballon. Für die Herstellung wurden zusammen mit den Robert-Brüdern Seide und eine Gummilösung verwendet, die die Herstellung von gummiertem Stoff ermöglichte.

Im August 1783 füllte Charles in Paris einen Ballon mit Wasserstoff und ließ ihn in den Himmel steigen. Der Ballon gewann schnell an Höhe, platzte aber in den Wolken. Jacques erkannte, dass der atmosphärische Druck schuld war und wartete auf die Ankunft der Montgolfier-Brüder in Paris, um herauszufinden, wie sie dieses Problem lösen konnten.

Im Herbst 1783 zeigten die Gebrüder Montgolfier ihren Ballon der Akademie der Wissenschaften. Der Ball wurde von seinem jüngeren Bruder Etienne in Form eines Fasses entworfen und mit mehr als zwanzig Meter hohen Monogrammen bemalt. Die Demonstration erregte so viel Freude, dass beschlossen wurde, sie im Beisein des Königs zu wiederholen. Zu diesem Zeitpunkt war der Ballon unbrauchbar geworden; die Hülle des Ballons wurde vom Regen weggespült. Die Brüder entwarfen einen neuen Ball und arbeiteten Tag und Nacht daran, den Termin einzuhalten.

Am 19. September 1783 startete in Versailles ein Heißluftballon mit einem Widder, einer Ente und einem Hahn. Der Ballon flog vier Kilometer und landete erfolgreich. Der König ehrte die Brüder mit Auszeichnungen. Von diesem Moment an wurden alle Ballons, die Rauch als Auftriebskraft nutzten, Heißluftballons genannt.

Die Montgolfier-Brüder hörten hier nicht auf; sie träumten davon, selbst in einem Heißluftballon zu fliegen. Sie bauten einen neuen Ballon, mehr als zweiundzwanzig Meter hoch und fünfzehn Meter im Durchmesser. Am unteren Ende der Kugel befand sich eine Galerie für zwei Personen mit einer Feuerstelle in der Mitte zum Verbrennen von nassem Stroh. König Ludwig XVI. war gegen die Beteiligung der Brüder an dem riskanten Projekt und bot an, zwei zum Tode verurteilten Kriminellen in einem Heißluftballon zu fliegen.

Pilatre de Rozier, der sich aktiv am Bau des Ballons beteiligte, war gegen die Entscheidung des Königs. Er wollte selbst in der Geschichte der Luftfahrt bleiben, seine Kandidatur wurde genehmigt. Der Co-Pilot des Ballons war der Marquis d'Arland, ein leidenschaftlicher Liebhaber der Luftfahrt.

Am 21. November 1783 startete der Ballon, flog 23 Minuten lang über Paris und erreichte eine Höhe von neunhundert Metern.

Traditionsgemäß erhalten alle Menschen, die zum ersten Mal einen Ballonflug machen, Grafentitel. Diese Tradition geht auf den Moment zurück, als die Gebrüder Montgolfier König Ludwig XVI. zum ersten Mal auf eine Fahrt mit dem Heißluftballon mitnahmen. Der König war von dem Flug so begeistert, dass er den Ballonfahrern die Länder überließ, über die sie flogen. Danach stellte er klar: „Dein, während du über sie fliegst.“

Seitdem haben Ballonfahrer aus der ganzen Welt jedem, der in einem Ballon geflogen ist, Erde, Feuer und Wasser geweiht und die Ländereien gespendet, auf denen der Ballon gelandet ist.

Luftfahrt – wer es einmal probiert hat, wird sich für immer daran erinnern...

Der Physikbericht „Luftfahrt“ der 7. Klasse befasst sich mit der horizontalen und vertikalen Bewegung in der Atmosphäre des Planeten in Leichtflugzeugen. Darüber hinaus helfen Ihnen Informationen zur Luftfahrt, sich auf den Unterricht vorzubereiten und Ihre Kenntnisse im Bereich der Physik zu vertiefen.

„Luftfahrt“-Nachricht zur Physik

In der Luft wirken auf alle Körper eine Auftriebskraft oder eine archimedische Kraft. Um es zu finden, ist es notwendig, die Luftdichte (ρ Luft) mit der Erdbeschleunigung (g = 9,8 N/kg) und dem Volumen des Körpers (V), der sich in der Luft befindet, zu multiplizieren. In der Physik sieht diese Formel so aus: FA = ρair*g*V.

Ist die resultierende Kraft größer als die auf den Körper wirkende Schwerkraft, fliegt der Körper weg. Das ist die ganze Essenz der Luftfahrt. Luftfahrt ist die horizontale und vertikale Bewegung in der Erdatmosphäre mit Flugzeugen. Ballons werden in der Luftfahrt eingesetzt. Es handelt sich um unkontrollierte, kontrollierte und angebundene Luftfahrzeuge. Unkontrollierte Ballons haben die Form einer Kugel und zeichnen sich durch freien Flug aus. Ein anderer Name ist Ballons. Kontrollierte Ballons haben Propeller und einen Motor und werden Luftschiffe genannt. Die gefesselten Geräte sind über ein Kabel mit dem Boden verbunden und erlauben keine horizontalen Flüge. Damit der Ballon nach oben steigt, ist er mit Gas gefüllt, dessen Dichte geringer ist als die von Luft (Helium, Wasserstoff, erhitzte Luft).

1731 konnten sie erstmals in einem großen, mit Rauch gefüllten Ballon fliegen. Dies wurde von einem russischen Angestellten aus Kasan, Kryakutny, durchgeführt. Aber dieser Flug war erfolglos – die Kirchenmänner verwiesen den Angestellten aus der Stadt und vergaßen seinen Ballon völlig.

Nur 52 Jahre später wurde in Frankreich von den Brüdern E. und J. Montgolfier der erste Heißluftballon gebaut. Es begann für die Luftfahrt genutzt zu werden. Es war mit heißer Luft gefüllt. Als die Montgolfier-Brüder davon überzeugt waren, dass ihr Ball fliegen konnte, legten sie einen Hahn, eine Ente und ein Schaf in den Korb. Tatsächlich waren diese Tiere die ersten Ballonfahrer. Im Herbst 1783 unternahmen Menschen ihren ersten 25-minütigen Flug. Es waren d'Arlandes und Pilatus de Rosier.

Um zu bestimmen, wie viel Gewicht ein Ballon heben kann, müssen Sie seine Auftriebskraft kennen. Sie entspricht der Differenz zwischen der auf den Ball wirkenden Schwerkraft und der archimedischen Kraft. Die physikalische Formel sieht so aus: F = FA – FT. Je geringer die Dichte des den Ball füllenden Gases ist, desto geringer ist die auf ihn wirkende Schwerkraft und desto größer ist die resultierende Auftriebskraft.

Wenn Luft auf 100 °C erhitzt wird, verringert sich ihre Dichte um das 1,37-fache. Die Auftriebskraft eines mit warmer Luft gefüllten Ballons ist gering. Dies wurde vom Wissenschaftler J. Charles bemerkt, der vorschlug, den Apparat mit Wasserstoff zu füllen, da seine Dichte 14-mal geringer ist als die Dichte von Luft.

Der erste Flug in einem mit Wasserstoff gefüllten Ballon fand 1783 am ersten Wintertag statt. Er verbrachte 2,5 Flugstunden in einer Höhe von 3400 m. In Russland begannen die ersten Flüge im Jahr 1803. Solche Flüge hatten zunächst unterhaltsamen Charakter. Doch nach und nach wurden Ballons für wissenschaftliche Zwecke zur Erforschung der Atmosphäre und zur meteorologischen Forschung, zur Aufklärung und Bombardierung oder als Transportmittel eingesetzt. Im Jahr 1929 unternahm das Luftschiff „Graf Zeppelin“ aus Deutschland eine Weltumrundung mit drei Zwischenlandungen. Die Fluglänge betrug 35.000 km in 21 Tagen.

Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ab. Daher nimmt die wirkende archimedische Kraft ab. Sobald der Ballon mit der Schwerkraft verglichen wird, nimmt er nicht mehr an Höhe zu. Dazu wird spezieller Ballast von der Kugel abgeworfen. Dadurch wird die Schwerkraft geringer und die Auftriebskraft überwiegt wieder. Um auf den Boden zu gelangen, müssen Sie ein spezielles Ventil öffnen, das einen Teil des Gases freisetzt. Man kann auch mit Heißluftballons in die Stratosphäre fliegen, was wichtig ist.

Heutzutage werden Ballons nicht nur auf der Erde eingesetzt. Sie werden an interplanetare Stationen geliefert, um wertvolle Informationen an Wissenschaftler zu übermitteln.

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Viele Jahre lang war es einer der unerfüllbaren Wünsche der Menschen, fliegen oder sich zumindest in die Luft erheben zu können. Welche Erfindungen wurden nicht erfunden, um dies zu ermöglichen? Als man feststellte, dass Gegenstände mit geringem Gewicht aufsteigen können, wenn sie heißer Luft ausgesetzt werden, gab dies den Anstoß für die Entwicklung der Luftfahrt.

Es wird angenommen, dass der erste Heißluftballon der Welt im Jahr 1783 gebaut wurde. Wie ist das passiert? Die Geschichte führt uns zurück in die fernen 16. und 17. Jahrhunderte. Damals erschienen Prototypen der ersten Bälle, die sich in der Praxis nicht bewähren konnten. Parallel dazu beschrieb der Chemiker Henry Cavendish 1766 erstmals ausführlich die Eigenschaften eines Gases wie Wasserstoff, das der italienische Physiker Tiberio Cavallo bei seiner Arbeit mit Seifenblasen nutzte. Er füllte die Blasen mit diesem Gas und sie stiegen schnell in die Luft, da Wasserstoff 14-mal leichter als Luft ist. So entstanden die beiden wichtigsten Auftriebskräfte, die auch heute noch bei Ballonflügen zum Einsatz kommen: Wasserstoff und heiße Luft.

Diese Entdeckungen lösten nicht alle Probleme des Flugbetriebs. Um einen Ballon herzustellen, brauchte man ein spezielles Material, das nicht zu schwer war und gleichzeitig Gas im Inneren halten konnte. Wissenschaftler und Erfinder haben dieses Problem auf unterschiedliche Weise gelöst. Darüber hinaus konkurrierten mehrere Designer um die Meisterschaft der Entdeckungen, allen voran die Brüder Jacques-Etienne und Joseph-Michel Montgolfier sowie der berühmte Professor Jacques Alexandre Charles aus Frankreich.

Die Brüder Montgolfier hatten keine besonderen Kenntnisse über die Eigenschaften und Eigenschaften verschiedener Gase, aber sie hatten einen großen Entdeckungsdrang. Zunächst experimentierten sie mit Rauch und Dampf. Es gab Versuche, Wasserstoff zu verwenden, aber sie hatten das Problem, dass es kein spezielles Gewebe gab, das dieses Gas nicht passieren ließ. Außerdem waren die Kosten recht hoch und Montgolfier kehrte zu Experimenten mit heißer Luft zurück.

Der erste Heißluftballon wurde 1782 erfunden. Es wurde von den Montgolfier-Brüdern hergestellt, obwohl es klein war und nur 1 Kubikmeter Volumen hatte. Dennoch war es bereits ein echter Ball, der eine Höhe von mehr als 30 Metern über dem Boden erreichte. Bald stellten die Experimentatoren einen zweiten Ballon her. Es war bereits deutlich größer als sein Vorgänger: Mit einem Volumen von 600 Kubikmetern und einem Durchmesser von 11 Metern wurde unter der Kugel eine Kohlenpfanne platziert. Der Stoff für den Ballon war Seide, innen mit Papier bedeckt. Der feierliche Start des Ballons vor großem Publikum fand am 5. Juni 1783 statt und wurde von den bereits berühmten Gebrüdern Montgolfier organisiert. Mit heißer Luft wurde der Ballon auf eine Höhe von 2.000 Metern gehoben! Sie schrieben sogar an die Pariser Akademie über diese Tatsache. Seitdem werden Heißluftballons, die Heißluft nutzen, nach ihren Erfindern als Heißluftballons bezeichnet.

Solche Errungenschaften von Montgolfier veranlassten Jacques Alexandre Charles, die Entwicklung seiner neuen Erfindung zu intensivieren – eines Ballons, der Wasserstoff zum Aufsteigen nutzt. Er hatte Assistenten – die Robert-Brüder, Mechaniker. Es gelang ihnen, einen mit Gummi imprägnierten Seidenball mit einem Durchmesser von 3,6 m herzustellen, den sie über einen speziellen Schlauch mit Ventil mit Wasserstoff füllten. Außerdem wurde eine spezielle Anlage zur Gewinnung von Gas errichtet, das durch chemische Reaktionen durch Reaktion von Metallspänen mit Wasser und Schwefelsäure gewonnen wurde. Um zu verhindern, dass Säuredämpfe die Hülle der Kugel beschädigen, wurde das entstehende Gas mit kaltem Wasser gereinigt.

Der erste wasserstoffbetriebene Ballon wurde am 27. August 1783 gestartet. Es geschah auf dem Champ de Mars. Vor zweihunderttausend Menschen stieg der Ball so hoch, dass er hinter den Wolken nicht mehr sichtbar war. Nach 1 km begann sich der Wasserstoff auszudehnen, wodurch die Hülle des Ballons platzte und der Ballon in einem Dorf in der Nähe von Paris zu Boden fiel. Aber sie wussten nichts von einem so wichtigen Experiment, und bevor die Erfinder eintrafen, rissen die verängstigten Bewohner den ungewöhnlichen Ball in Stücke. So verfiel die große Erfindung im Wert von 10.000 Franken. Seit 1783 werden wasserstoffbetriebene Ballons zu Ehren von Charles „Charliers“ genannt.

Aus dem die Luft abgepumpt wurde; er gab dieses Gerät als echtes Luftschiff aus. Erst als die Brüder Montgolfier einen Ballon bauten und der erste Ballon dieser Art, gefüllt mit erhitzter Luft, am 5. Juni 1783 in Annonay aufstieg und der zweite, von Professor Charles gebaute und mit Wasserstoff gefüllte, am 27. August 1783 aufstieg der Weg frei für die Umsetzung echter Luftfahrttechnik.

Montgolfier-Ballon

Ballon Charles

Nadar gelang es, in einem Ballon ein nebliges Foto vom Schlachtfeld zu machen, aber Godard konnte nichts Bedeutendes berichten. Während des Amerikanischen Krieges nutzte die Armee der Nordstaaten häufig gefesselte oder befestigte Kugeln (a é rostats ballons captifs), um die Position des Feindes in den ausgedehnten Wäldern, in denen der Kampf stattfand, und den Ausgang der Schlacht zu überwachen. Bälle dieser Art werden nach der Giffard-Methode mit Hilfe eines sehr starken Seils an der Leine gehalten. Wenn der Ballon aufsteigt, entwickelt er von selbst ein Seil. Das Verdrehen des Seils, also das Absenken der Kugel, das ohne Freisetzung von Gas erfolgt, erfolgt mit einer Dampfmaschine. Aufgrund des großen Gewichts und der großen Anzahl an Passagieren muss die Auftriebskraft und damit die Größe des Balls sehr groß sein; Beispielsweise erreichte das Volumen von Giffards „Ballon Captif“ in London und Paris in den Jahren 1878–1879 12.000 Kubikmeter. m. Das Ballonboot bot wie ein Omnibus Platz für 32 Personen; Das Seil war 650 m lang und wog etwa 3000 kg. Die für diesen Ball errichtete Arena hatte einen Durchmesser von 175 Metern und war von einer mit Segeltuch bedeckten Mauer umgeben.

Giffard-Fesselballon

Einige der verwendeten Ballons starben (sie litten stark unter dem Feuer von Langstreckenwaffen und funktionierten nur bei ruhigem Wetter), aber die erzielten Ergebnisse waren dennoch sehr aussagekräftig; und nach dem Ende des Krieges von 1870-1871. Militäringenieure aller Länder haben bereits Ballons auf ihre militärische Eignung getestet. Es wurde vorgeschlagen, von Ballons aus Signale an die Truppen zu senden. Der Einsatz des Telefons zur Luftaufklärung wurde auch in der russischen Armee mit zufriedenstellendem Ergebnis getestet: Ein Fesselballon wurde per Telefon mit dem Hauptquartier oder einem Beobachtungskommando verbunden, so dass der Beobachter auf dem Ballon kontinuierlich alle Bewegungen feindlicher Abteilungen melden konnte .

Zigarrenförmiger Ballon

Vintage-Giffard-Luftschiff (1852) – brennbar, weich, ohne Luftkammern, mit variablem Volumen, mit Dampfmaschine, Propeller, Rudern und Sicherheitsventil. Sein Vorteil besteht darin, dass die Hülle mit Gas, die sich frei ausdehnt und zusammenzieht, ihre Auftriebskraft in jeder Höhe und bei jeder Änderung der Temperatur und des Drucks der Atmosphäre unverändert beibehält. (In diesem Fall ist es notwendig, dass die Temperatur außerhalb und innerhalb des Luftschiffs konstant bleibt und Druck gleich oder annähernd gleich sind, muss die Temperaturdifferenz konstant sein. Die erste Bedingung ist erfüllt, bis der Ballon bis zur Kapazitätsgrenze aufgeblasen ist. Die Temperaturdifferenz nimmt entweder zu oder ab. Unter dem Einfluss der Sonne nimmt die Differenz zu, und wenn die Sonne hinter den Wolken verborgen ist, verringert sich dieser Unterschied. Daher der erste Nachteil eines solchen weichen Luftschiffs, der darin besteht, dass das Luftschiff je nach Wetterlage entweder abstürzt oder in die Höhe stürzt.

(Ein Luftschiff, ein Stratoflugzeug und ein Raumschiff als drei Etappen der größten Errungenschaften der UdSSR)

Luftschiff Dupuy de Loma

Dupuy de Lôme baute seine ovale Kugel, 36 m lang und mit einem Fassungsvermögen von 3564 m³. An dem 6 m breiten und 3 m langen Boot war ein Propeller befestigt, der aus 4 Flügeln von jeweils etwa 1 m Breite bestand. Die Flügel waren mit Seidentaft bedeckt. Die Schnecke machte 21 Umdrehungen pro Minute und wurde von 4 Personen angetrieben. Bei dieser Schraubengeschwindigkeit schaffte die Kugel aus eigener Kraft 2,22 Meter pro Sekunde. Wenn die Schraube von 8 Personen gedreht wurde, erreichte ihre Durchschnittsgeschwindigkeit 28 - 32 Umdrehungen und die Kugel bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 2,28 m pro Sekunde. Zusätzlich wurde zwischen dem Boot und dem Ballon ein 5 Meter hohes dreieckiges Segel angebracht, das die Rolle eines Ruders spielte. Dieses Segel konnte mit Hilfe eines an einem festen Stützpunkt befestigten Masts in jeder beliebigen Position installiert werden. Ein Doppelseilnetz umgab das gesamte Luftschiff. Der Probehub, der am 2. Februar 1872 vom Fort-Nave in Vincennes aus stattfand, verlief für den Erfinder sehr günstig. Das Ruder funktionierte trotz des Windes. Der Ball konnte sich durchschnittlich mit 10 km/h fortbewegen. Der Test ergab das zuvor vorhergesehene Ergebnis, dass eine Bewegung gegen den Wind möglich ist, dessen Geschwindigkeit geringer ist als die Geschwindigkeit des Ballons. Wenn der Wind stärker war als die unabhängige Bewegung der Kugel, war das Ruder inaktiv. Der Mainzer Ingenieur Gaenlein baute 1872 einen Ballon in Form eines länglichen Rotationskörpers mit spitzen Enden, einem vierflügeligen Propeller und einem Steuerrad. Er verwendete jedoch anstelle menschlicher Kraft einen Lenoar-Gasmotor mit 3,6 PS , 233 kg schwer.

Henleins Luftschiff

Auch in diesem Ballon befand sich eine kleine Kompensationskugel des Meunier-Systems. Um den Stoß beim Absenken des Balls auf den Boden zu mildern und zu reduzieren, wurde am unteren Ende des Turms eine spezielle Vorrichtung angebracht. Die Geschwindigkeit des auf Kosten der Kapitalisten gebauten Hänlein-Ballons erreichte bei Experimenten in Brunn einen Höchstwert von etwa 5 Metern pro Sekunde. Auch Rufus Porter in New York und Marriott in San Francisco unternahmen Versuche, einen steuerbaren Ballon zu bauen. Kapitän Templer in England wollte die Fähigkeit erreichen, in jede Richtung zu reisen, indem er Luftströmungen in verschiedenen Höhen erforschte (ein ähnlicher Vorschlag wurde von den Heißluftballons gemacht), um sie entsprechend der gewünschten Richtung zu nutzen. Aufgrund der extrem häufigen und schnellen Veränderungen dieser Strömungen erwies es sich als äußerst schwierig, diesen Aspekt der Materie zu untersuchen und zu nutzen. Alle bisherigen Versuche, den Ball mithilfe von Segeln zu kontrollieren, wurden abgelehnt, als festgestellt wurde, dass die Hauptbedingung für die Kontrolle des Balls seine eigene Bewegung war. Das Ruder ist inaktiv, sobald der Wind zunimmt und den Ballon mit der gleichen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung wie die Luftströmung mitreißt; Daher ist das Segel des Bootes, das die Richtung vorgeben sollte, unter dem Einfluss der Luftströmung inaktiv. Die Aufgabe der Luftfahrt besteht darin, den Ballon durch spezielle Luftflügel, einen Propeller und ein bewegliches Ruder zu steuern.

Das Problem der Luftfahrt, vorausgesetzt die Möglichkeit, einen Ballon zu steuern, hängt vollständig mit der Erfindung eines speziellen, für die Luftfahrt geeigneten Motors zusammen, der möglicherweise leicht und stark ist. Bis 2010 wurden neben dem von Dupuy de Lomme verwendeten Handpropeller auch Dampf- oder Gasmotoren eingesetzt, die sich als zu schwer und brandgefährlich erwiesen. Mit der Erfindung der Batterien, dieser Speicher elektrischer Energie, gab es sofort Versuche, Elektromotoren (Dynamos) einzusetzen, die unvergleichlich leichter und sicherer sind als Dampf- und Gasmotoren.

In Russland, Luftfahrt im 19. Jahrhundert. große Fortschritte gemacht. Zusätzlich zur militärischen Luftfahrtabteilung am Volkovo Pole, wo jedes Jahr Flüge durchgeführt und verschiedene neue Experimente durchgeführt wurden, wurde unter der Technischen Gesellschaft eine neue VII. Luftfahrtabteilung gebildet, die viele Mitglieder hatte. Russische Luftschiffer wie Kozlov, Mikhail Rykachev, Alexander Kovanko und andere leisteten bedeutende Dienste für die Luftfahrt. Im Sommer () wurden von der VII. Abteilung der Gesellschaft Ballons aufgezogen.

Zeppelin

1900. Das Versuchsluftschiff „LZ 1“ (LZ stand für „Luftschiff Zeppelin“) hatte eine Länge von 128 m, es war mit zwei Motoren ausgestattet Daimler Leistung 14,2 l. Mit. (10,6 kV) und wurde durch Gewichtsbewegung zwischen seinen beiden Gondeln ausgeglichen.

Luftschiff „LZ 4“

Von 1898 bis 1905 baute und flog Santos-Dumont 11 Luftschiffe. Einige von ihnen waren mit einem Motor ausgestattet, andere wurden durch Pedale angetrieben. Um den Deutschen Preis zu gewinnen, beschloss Santos-Dumont, ein großes Luftschiff zu bauen, das die Nummer 5 erhielt.

Die Idee des Fliegens entstand bereits in der Antike, offenbar basierend auf Beobachtungen des Vogelflugs. Die Träume des Menschen vom Fliegen sind in skythischen Legenden, alten indischen Epen und der antiken Mythologie festgehalten. Der berühmte antike griechische Mythos von Daedalus und Ikarus beeinflusste offensichtlich das kreative Denken der Erfinder der Renaissance. Dieser Mythos spiegelte den Traum eines Menschen wider, fliegen zu lernen, und verwies gleichzeitig auf die Schwierigkeit, ihn zu verwirklichen.

Einer der frühesten Fluchtversuche wird in schriftlichen Quellen aus der Zeit des antiken Römischen Reiches beschrieben. Die Biographie von Nero (1. Jahrhundert) erwähnt einen Draufgänger, der offenbar versuchte, auf selbstgebauten Flügeln einen Hügel hinabzugleiten, aber nur „den Kaiser mit seinem Blut bespritzte“. Beschreibungen ähnlicher Fluchtversuche finden sich in literarischen Quellen des frühen Mittelalters (IX.-X. Jahrhundert).

Mit der Entwicklung der Wissenschaft begannen sich Wissenschaftler und sogar Philosophen mit dem Problem der Flucht auseinanderzusetzen. Einige Historiker verbinden die erste Erfahrung des theoretischen Verständnisses der Möglichkeit des Fliegens mit dem Namen des englischen Entdeckers Roger Bacon. In seinem Werk „Über geheime Dinge in Kunst und Natur“ (1256, veröffentlicht 1542) geht es um die Möglichkeit des Fliegens auf Geräten, die leichter als Luft sind (eine hohle Kugel aus dünnem Kupfer, gefüllt mit „ätherischer Luft“), ​​und auf Geräten, die schwerer als Luft sind -Luftgeräte (eine Maschine mit schlagenden Flügeln, die von einer Person mithilfe eines speziellen Mechanismus angetrieben wird).

Die Blütezeit des Mittelalters hinterließ viele Dokumente im Zusammenhang mit Projekten und Versuchen, unbemannte Luftfahrzeuge verschiedener Art praktisch umzusetzen – Raketen (China, 13. Jahrhundert), Schlangen (frühes 14. Jahrhundert) und Hubschrauber.

Die tiefgreifendsten Forschungen in dieser Zeit wurden von Leonardo da Vinci durchgeführt. In seiner Abhandlung „Über den Flug der Vögel“ (1505) präsentierte er die Ergebnisse seiner langjährigen Beobachtungen und Überlegungen zum Wesen des Vogelflugs, insbesondere zum Widerstand gegen Luftbewegungen. Dies war die erste wissenschaftliche Studie in der Geschichte der Luftfahrt, die den wissenschaftlichen und technischen Möglichkeiten ihrer Zeit weit voraus war. Schon früher beschäftigte sich Leonardo da Vinci mit der Konstruktion verschiedener Flugzeugtypen für den menschlichen Flug. Sein Projekt eines Ornithopters (Flügelschläge wurden durch menschliche Muskelkraft und verschiedene Mechanismen angetrieben) sowie die Projekte eines Fallschirms und eines Hubschraubers sind weithin bekannt. Leider gibt es in der Geschichte keine Daten über die Tests dieses Ornithopters, und es besteht kein Zweifel daran, dass sie erfolglos gewesen wären, aber der Mut und die Einsicht des Designgedankens des Wissenschaftlers verblüffen unsere Zeitgenossen.

Es dauerte etwa anderthalb Jahrhunderte, in denen viele weitere Versuche unternommen wurden, den menschlichen Flug wie Vögel – mit Hilfe von Flügelschlägen – zu erreichen, bis die Sinnlosigkeit dieses Weges klar wurde. Der erste, der dies verstand, war der italienische Wissenschaftler Giovanni Borelli, der einen signifikanten Unterschied im relativen Muskelgewicht von Vögeln und Menschen feststellte und zu dem Schluss kam, dass der menschliche Flug nicht durch Muskelkraft bewerkstelligt werden kann. Der englische Mechaniker Robert Hooke, der glaubte, dass ein Mensch nur mit Hilfe eines mechanischen Motors fliegen könne, kam unabhängig von Borelli zu demselben Schluss. Versuche, mit schlagenden Flügeln zu fliegen, wurden jedoch mindestens bis zur Mitte des 18. Jahrhunderts fortgesetzt ( In unserer Zeit ist das technische Denken wieder auf die Idee des Fliegens mit Hilfe menschlicher Muskelkraft (über einen Propellerantrieb) zurückgekehrt. Es wurden bereits beachtliche praktische Ergebnisse erzielt).

Der erste bekannte Versuch, ein Flugzeug zu konstruieren, das leichter als Luft ist, geht auf das Jahr 1670 zurück. Der italienische Priester und Wissenschaftler Francesco Lana kam auf die Idee, dass leichte, dünnwandige Kugeln eine Auftriebskraft haben und daher in der Atmosphäre schweben sollten. Anhand der wissenschaftlichen Abhandlungen von Galileo und Torricelli berechnete er das Gewicht des „fliegenden Lastkahns“ (1670) – eines mit Hilfe von vier Kupferkugeln mit einem Durchmesser von 8 m aufsteigenden Schiffs, aus dem Luft abgepumpt wurde. Die Vorstellung von der Existenz des atmosphärischen Drucks war noch nicht weit genug verbreitet, und Lana (und viele seiner Zeitgenossen, insbesondere Leibniz) wussten nicht, dass seine dünnwandigen Kugeln durch äußeren Druck abgeflacht werden sollten.

Die rasante Entwicklung der Manufakturproduktion im 18. Jahrhundert. diente als starker Impuls für die Entwicklung exakter und empirischer Wissenschaften und Erfindungen. In der Geschichte der Luftfahrt ist diese Phase durch die intensive Anhäufung wissenschaftlicher Erkenntnisse und Erfahrungen gekennzeichnet. Zusammen mit bekannten Errungenschaften der industriellen Produktion führte dies schließlich zur Entwicklung des ersten praxistauglichen Flugzeugs – der Luftfahrt.

Am 5. Juni 1783 führten die Brüder Joseph und Etienne Montgolfier den ersten unbemannten Start eines Ballons mit einem Durchmesser von 11,5 m durch, der aus mit Papier überzogenem Segeltuch mit Seilgeflecht bestand und mit heißer Luft gefüllt war. Durch die Schaffung einer leichten, dichten und formstabilen Hülle konnte somit das Prinzip umgesetzt werden, dass in einem kontinuierlichen Medium ein Körper aufschwimmt, der weniger wiegt als die Masse dieses von ihm verdrängten Mediums. Am 19. September starteten die Brüder Montgolfier in Versailles den ersten Ballon mit Tieren, und am 21. November 1783 wurde in Paris der erste Menschenflug durchgeführt (Pilatre de Rosier und D'Arland). Der Ballon hatte einen Durchmesser von 15 m, wog 675 kg und blieb mit zwei Passagieren 20 Minuten in der Luft und legte dabei eine Strecke von etwa 9 km zurück.

Flug des Ballons der Gebrüder Montgolfier mit den Piloten Pilatre de Rozier und D'Arland (21. November 1783)

Zur gleichen Zeit entwickelte und startete der französische Wissenschaftler Jacques Charles einen mit Wasserstoff gefüllten Ballon. Im Gegensatz zum Ballon der Montgolfier-Brüder, der rein empirisch entstand, entstand diese fortschrittlichere Flugmaschine (ihre Auftriebskraft pro Gewichtseinheit der Struktur war um ein Vielfaches höher) als Ergebnis der gezielten Weiterentwicklung wissenschaftlicher Errungenschaften (der Entdeckung von Wasserstoff durch Cavendish im Jahr 1766, Lavoisiers Forschungen zur Auftriebskraft von Gaspatronen usw.) und Industrie (Herstellung von Gummi, das Charles bei der Konstruktion des Zylindergehäuses verwendete). Der erste Menschenflug auf einem Charles-Ballon mit 9 m Durchmesser (der Erfinder selbst und Robert) fand am 1. Dezember 1783 statt. Dabei wurde eine Strecke von etwa 40 km zurückgelegt. Die Perfektion des Designs des Charles-Zylinders drückte sich auch in verschiedenen technischen Details aus, die seinen Betrieb erleichtern (Netz zum Aufhängen der Gondel, Gasablassventil für den Abstieg, Ballast, Anker usw.). Damit war der Weg zur praktischen Luftfahrt frei.

Bereits im 18. Jahrhundert. Viele Wissenschaftler sahen die unzureichende Effizienz von Flugzeugen voraus und suchten nach Möglichkeiten, Fahrzeuge zu entwickeln, die schwerer als Luft sind. So beschrieb Emmanuel Swedenborg 1716 den Entwurf eines Flugzeugs, das von einem schwingenden starren Flügel angetrieben wurde. Im Jahr 1754 baute der russische Wissenschaftler M. V. Lomonossow das erste funktionsfähige Modell eines Hubschraubers mit Federmotor. Bekannt ist auch das Flugzeugprojekt von M. Bauer aus dem Jahr 1764 (entdeckt 1921). Eine sehr sorgfältige Zeichnung dieses Flugzeugs zeigt einen starren Rotorflügel und einen schwingenden Flügel (wie ein Kajakruder), um den Antrieb zu erzeugen. Im Jahr 1768 entstand ein Projekt für ein Converto-Flugzeug – ein Flugzeug mit Propellern zum Heben und zur horizontalen Bewegung, das von einem Piloten in Rotation versetzt wurde („Pterophor“ von Paukton). Im Jahr 1784 versuchte der badische Architekt K. Meerwein, einen von ihm entworfenen Flügel zu bauen und zu testen, der einen Menschen durch Schlagbewegungen in die Luft heben und bewegen konnte.

Ende des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts. Es gab viele andere Versuche, Flugzeuge zu entwerfen und zu bauen, die schwerer als Luft sind. Die meisten von ihnen gingen jedoch aus offensichtlichen Gründen einen aussichtslosen Weg – die Umsetzung des Prinzips des Vogelflugs in eine Maschine. Gleichzeitig entwickelte sich die Luftfahrt bereits Ende des 18. Jahrhunderts, unmittelbar nach den ersten Ballonflügen der Gebrüder Montgolfier und Charles, in vielen Ländern sehr schnell. Die enorme Begeisterung, die die scheinbar lange erwartete Lösung des Flugproblems auslöste, wich jedoch schnell der Skepsis gegenüber dem neuen Problem. Es stellte sich heraus, dass Ballons zur Lösung von Transportproblemen völlig ungeeignet waren – unkontrollierbar und ohne eigenen Motor entpuppten sie sich als „gehorsames Spielzeug der Winde“. Es besteht ein dringender Bedarf, Möglichkeiten zur Steuerung von Luftfahrtflugzeugen zu schaffen.

Die ersten Projekte kontrollierter Ballons erschienen bereits im Jahr 1784. Zunächst installierte J. Blanchard 1784 geflügelte Ruder und Segel am Ballon (er war auch der erste, der Hunde mit einem Fallschirm sicher aus einem Ballon fallen ließ; der erste Mensch, der mit dem Fallschirm absprang). im Jahr 1797).

Dann schlug der Ingenieur Meunier 1785 vor, Luftpropeller für die Bewegung des Ballons zu verwenden: Propeller, die von der Besatzung in Rotation versetzt wurden, und ein Ruder zur Steuerung. Er schlug außerdem vor, die Form des Ballons länglich und tropfenförmig zu gestalten, um den Luftwiderstand zu verringern. Tatsächlich war dies das erste Luftschiffprojekt.

Anfang 1785 überquerte Blanchard zum ersten Mal den Ärmelkanal in einem Ballon, und einige Jahre später begann der praktische Einsatz von Ballons (zunächst gefesselt) für militärische Zwecke – Aufklärung und Einstellung des Artilleriefeuers. Im Juni 1804 führte der russische Wissenschaftler Ya. D. Zakharov erstmals wissenschaftliche Beobachtungen und Messungen von einem Ballonkorb aus durch. Zwei Monate später startete J. Gay-Lussac zu wissenschaftlichen Zwecken. So löste die Luftfahrt von ihren ersten praktischen Schritten an nicht nur Transportprobleme, sondern auch wissenschaftliche (sowie militärische) Probleme, die ihren Zweck für viele weitere Jahre bestimmten.

Die weitere Entwicklung der Luftfahrt im Laufe mehrerer Jahrzehnte reduzierte sich auf die Suche nach Mitteln zur Steuerung von Ballons, also ihrer Fähigkeit, mit vorgegebenen Landepunkten in die gewünschte Richtung zu fliegen. Es sind viele Versuche bekannt, Schlagflügel, Schaufelräder, Propeller usw. an Ballons zu verwenden. Aufgrund des Mangels an leistungsstarken Energiequellen konnten diese Probleme jedoch nicht einmal mit minimaler Effizienz gelöst werden.

Die ersten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts. waren, wie wir wissen, durch den weit verbreiteten Einsatz von Dampfmaschinen gekennzeichnet. Ihre Verbesserung durch den Einsatz von Hochdruck-Flammrohr- und Wasserrohrkesseln (bis 5-7 atm), den Einsatz von Dampfüberhitzung sowie theoretische Forschungen auf dem Gebiet der Thermodynamik (Carnot, Joule, Clausius etc.) .) führte zu einer Erhöhung ihrer Kompaktheit und einer Gewichtsabnahme. Dies veranlasste in der Luftfahrt tätige Wissenschaftler und Ingenieure, über die Möglichkeit nachzudenken, eine Dampfmaschine zum Antrieb von Ballons einzusetzen.

Der erste, der dies vorschlug, war der englische Wissenschaftler und Erfinder John Cayley im Jahr 1816 (die Aufgabe, einen mechanischen Motor für die „Flugnavigation“ zu finden, wurde ihm bereits 1809 gestellt). In seinem Projekt berechnete Keighley die Konstruktion und Energie eines 90 m langen Ballons (Luftschiffs) mit einer Besatzung von 7 Personen. 1 PS Dampfmaschine. Mit. und ein Gewicht von etwa 100 kg hätten dem Ballon eine Geschwindigkeit von etwa 25 km/h verleihen sollen. Natürlich waren diese Berechnungen falsch, was Cayley selbst bald erkannte. Darüber hinaus schlug Keighley in seinem Projekt eine Reihe von Designideen vor, die ebenfalls ihrer Zeit voraus waren: die Unterteilung des Zylinders in Fächer, eine starre Struktur mit einem Holzrahmen oder einer Blechabdeckung usw.

Cayleys Ideen verbreiteten sich und innerhalb weniger Jahre entstanden eine Reihe interessanter Entwürfe für dampfbetriebene Luftschiffe. Der erste, der das Projekt eines solchen Flugzeugs umsetzte, war der Franzose Henri Giffard. 1851 erhielt er das Privileg, „Dampf für die Luftfahrt zu nutzen“. Am 24. September 1852 fand der Erstflug des Luftschiffs Giffard statt (Zylinderlänge 44 m, Durchmesser 12 m) mit einer in einer Gondel aufgehängten Dampfmaschine seiner Bauart (Leistung 3 PS, Gewicht mit Kessel 150 kg). Das Luftschiff hatte auch ein Segel. Allerdings konnte der Wind nicht vollständig bewältigt werden, da die Motorleistung zu gering war. Und doch war Giffard davon überzeugt, dass das Luftschiff im Flug vollständig kontrollierbar sei. Giffards Leistungen wurden trotz zahlreicher Versuche seiner Anhänger erst in den 1880er Jahren übertroffen.

Parallel zur Suche nach einem mechanischen Antrieb für Ballons entstanden Mitte des letzten Jahrhunderts zahlreiche Projekte für Strahlantriebe. Im Jahr 1849 schlug der russische Ingenieur I. I. Tretesky mehrere Projekte von Ballons mit Strahlschub vor, die durch das Ausströmen verschiedener Arbeitsflüssigkeiten entstehen: Wasserdampf (oder Alkohol), Druckluft und Pulvergase. Projekte von Luftschiffen mit Strahltriebwerken wurden 1852 vom Spanier Maclaret, 1866 von N. M. Sokovnin usw. erstellt.

In den 60-70er Jahren des 19. Jahrhunderts. Die Entwicklung von Ballons erlebte einige Krisen, aber es wurden einige Erfolge in ihrer praktischen Anwendung für wissenschaftliche (für Höhenforschung – Tissandier, 1872) und militärische Zwecke (einschließlich für Luftangriffe, erstmals in Österreich, 1849) erzielt. In dieser Zeit wurde intensiv an der Entwicklung von Flugzeugen gearbeitet, die schwerer als Luft sind, und das Interesse am Ballon ließ merklich nach.

Ende der 1870er Jahre wurde Wissenschaftlern und Fachleuten klar, dass die Luftumgebung als Bewegungsraum des Menschen nur mit Hilfe von Kraftfahrzeugen, die schwerer als Luft sind, recht effektiv genutzt werden konnte, aber der Entwicklungsstand von Wissenschaft und Technik war bis dahin nicht hoch Ende des 19. Jahrhunderts. reichte nicht aus, um funktionsfähige Werkzeuge dieser Art zu schaffen.