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热气球的飞行原理

时间:2019-06-15 17:32:43

说起热气球并不陌生,对于热气球相信很多人都是对它充满唯美的幻想。但是大家知不知道为什么热气球会随风而飘?而热气球这么个大家伙,又是由哪些部件组成的呢?别着急,下面就来给大家介绍一下热气球的组成及飞行原理。

热气球的飞行动力是风。对于环球飞行的热气球来说, 必须选择速度和方向都合适的高空气流,并随之运动,才能高效地完成飞行。就象作环球旅行时需要不停地换飞机一样,热气球需要搭乘不同的气流,“换气流”时飞行员所要作的就是调整高度,热气球的高度通常要达到十几千米。

热气球的飞行原理

热气球能够飞上天空,其实是基于一个很简单的科学原理——热空气比冷空气密度小。从本质上来说,热空气比冷空气密度小,相对来说重量就轻。1立方分米的空气大约重1克,但是如果加热到37.8摄氏度,同等体积下重量会减少约0.25克。换句话说每立方分米的空气加热到37.8摄氏度的时候,可以载重0.25克。而一个标准的RQ7-3A球囊容积是2180立方米,按照每立方分米可以载重0.25克,计算可得出RQ7-3A可以载重545千克。这还只是在37.8摄氏度的基础上,温度越高,体积越大,所能承重的数值越大。这也是为什么我们见到的热气球都是一个大腹的胖子了。

现在,大多数热气球的球囊由长条状的尼龙绸制成,中间使用缝合线加固。尼龙非常适合用于热气球,因为它不但材质轻,而且相当结实,同时熔点也较高。球囊底部的裙摆采用由特殊材料制成的防火布加工制作,以防止火焰点燃热气球球囊。

热气球飘飞速度的快与慢,是由风速的快慢决定的,因为热气球本身并没有动力系统,飞行速度完全取决于风速。热气球下降速度6米/秒,上升速度5米/秒。

热气球的飞行原理

在飞行的途中,要想保持热气球滞空不掉落,需要飞行员间断性的给球囊里空气加热。而加热是利用位于球囊下方的燃烧器来实现,当球囊里的空气逐渐冷却后,驾驶员需要通过燃烧器喷出火焰时间长短,来确定将球囊加热到何种温度。

在这里需要说一下,加热不是持续性的,因为球囊材料本质上来说,只是相对于其他材料较为防火,并不是完全防火,因此加热的时间需要根据情况而定,并不是一口气完全加热到极限。

在球囊的和燃烧器下方,就是我们常见的驾驶员及乘客站立的位置,这里我们把它叫做吊篮。吊篮一般由藤条编织,在吊篮的四个角由多跟钢索分布连接至球囊。根据热气球的使用用途,可以将吊篮设计成单开门,双开门或多开门。

热气球的飞行原理

在吊篮里面,除了乘坐乘客及驾驶员外,还有热气球飞行所需要的重要条件——液化石油气。液化石油气由专用的钢瓶装好后放置在吊篮四个角落固定好。在飞行途中,就是这四个钢瓶来供给热气球飞行动力,同时也起到稳定重心的作用。

除开这些部件以外,热气球还有一根细绳,用于打开球囊顶部排气阀。驾驶员拉动相连的细绳,排气阀收缩,因为升力与重力相对形成压强,以及热空气上升原理。可以从球囊中挤出一部分空气来降低内部气温,如此一来热气球会有一个滞空下降的趋势,这也是大部分热气球在降落时使用的方法。

热气球并非真的被“驾驶”,它是随风而行。但是,由于风在不同的高度有不同的方向和速度,驾驶员可以根据飞行需要的方向选择适当的高度。现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。此外,热气球还常用于航空摄影和航空旅游。

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