АЭРОСТА́Т
-
Рубрика: Технологии и техника
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
АЭРОСТА́Т (от аэро... и греч. στατός – стоячий, неподвижный), летательный аппарат, использующий аэростатическую подъёмную силу, которая создаётся заключённым в газонепроницаемую оболочку газом (водород, гелий, нагретый воздух), с меньшей, чем у атмосферного воздуха, плотностью. А. подразделяют на свободные, привязные и управляемые – дирижабли.
Свободные А. (СА) применяют для изучения атмосферы, астрономич. исследований, испытаний аппаратуры и снаряжения, переноса и сброса боевых грузов, в спортивных, рекламных, разведывательных и иных целях. В зависимости от назначения СА могут быть с экипажем и без него, совершать длительные или кратковрем. полёты. СА с экипажем имеют устройства, позволяющие регулировать высоту полёта, скорость подъёма и спуска и прекращать полёт по желанию пилота. Аналогичные устройства имеют некоторые виды беспилотных СА, называемые автоматич. А.; шары-зонды, радиозонды и некоторые беспилотные СА, предназначенные для пиковых (рекордных) высотных полётов, таких устройств не имеют. Пилотируемые СА с открытой гондолой для подъёма на высоту до 7–12 км называют субстратостатами, пилотируемые СА с герметичной гондолой и автоматич. А. для подъёма в стратосферу – стратостатами.
СА состоят из мягкой оболочки, обычно шарообразной формы, к которой на сетке или стропах подвешивают гондолу, где размещаются воздухоплаватели, аппаратура и балласт в виде мешков с песком или дробью (пилотируемые СА) либо контейнеры с аппаратурой, балластом и парашют (беспилотные СА). Оболочки пилотируемых СА, как правило, делают открытыми снизу, а беспилотных – как открытыми, так и замкнутыми. В открытых оболочках, полностью наполненных, подъёмный газ при расширении частично выходит через отверстие внизу оболочки. Это уменьшает массу СА. В замкнутых резиновых оболочках шаров-зондов и радиозондов подъёмный газ создаёт внутр. давление, под действием которого оболочки растягиваются; при этом А. увеличивается в объёме в 60–300 раз, что позволяет ему подниматься на выс. до 45–48 км. Оболочки б. ч. беспилотных и пилотируемых СА, предназначенных для полётов в стратосферу, изготовляются из полимерных плёночных и тканеплёночных материалов и рассчитаны на одноразовое применение. Их объём 15–100 тыс. м3. Оболочки спортивных СА, наполняемые тёплым воздухом, делаются из прочных термостойких тканей, рассчитанных на многоразовое применение. Объём таких А. от 400 до 20 тыс. м3 и более. Многократно используются также парашютирующие оболочки автоматич. аэростатов.
В качестве подъёмного газа в большинстве автоматич. и беспилотных СА, предназначенных для пиковых полётов, применяют водород. Автоматич. А., поднимающие дорогостоящую исследоват. аппаратуру, а также пилотируемые исследоват. и рекордные СА наполняют преим. гелием или смесью гелия с водородом. В спортивных СА используют водород либо тёплый воздух. Для нагревания воздуха обычно применяют газовую горелку, которую укрепляют на спец. раме в устье отверстия в нижней части оболочки, такие А. называют тепловыми, или «монгольфьерами» (по имени изобретателей A. братьев Ж. и Э. Монгольфье).
Подъём СА достигается увеличением подъёмной силы посредством сбрасывания части балласта или повышения темп-ры подъёмного газа, а снижение – уменьшением подъёмной силы вследствие естеств. охлаждения газа или выпуска его через спец. (газовый) клапан в верхней части оболочки. Изменяя высоту полёта с учётом направления и скорости ветра, можно в некоторых пределах регулировать направление и дальность полёта СА. Спуск гондолы с экипажем или перевозимого груза возможен также путём отцепления их от оболочки на высоте и последующего снижения на парашюте. Снижение СА с оболочкой парашютирующего типа начинается с выпуском подъёмного газа, одновременно оболочка наполняется воздухом через открытое нижнее отверстие, превращаясь в своеобразный парашют.
Привязные А. (ПА) применяют для подъёма исследоват. аппаратуры, радиолокаторов, ретрансляторов, в качестве средств связи, для зондирования атмосферы, защиты от налётов авиации (А. заграждения) и в др. целях. В отличие от СА, привязные А. при подъёме, стоянке на высоте и спуске удерживаются привязным тросом, нижний конец которого закрепляется на лебёдке на специально оборудованной площадке. Изменяя при помощи лебёдки длину привязного троса, можно регулировать высоту подъёма ПА, а также перемещать его в горизонтальной плоскости. В зависимости от назначения ПА могут быть с экипажем или без него.
ПА имеют слегка вытянутую обтекаемую оболочку (корпус) с кормовым оперением, которое обеспечивает ей устойчивость и создаёт дополнит. аэродинамич. подъёмную силу; к корпусу крепится гондола для экипажа или контейнер с аппаратурой и привязной трос. Для изготовления оболочек применяют спец. ткани, такие, как для спортивных или автоматич. СА. В качестве подъёмного газа используют водород или гелий. Объём оболочки ПА – от нескольких м3 до 10–12 тыс. м3. Неизменность формы и жёсткость оболочки ПА достигается путём наполнения воздухом спец. камеры (баллонета), расположенной в нижней части оболочки, либо посредством резиновых стяжек. Баллонет и пневматич. оперение наполняются встречным воздушным потоком (через улавливатели) или при помощи вентиляторов, работающих от бортовой энергосистемы. Привязной трос делают из стальных проволок или синтетич. нитей. При использовании ПА в качестве антенны трос снабжают наружной медной оплёткой. Для телефонной связи и электропитания бортовых систем от внешних источников применяют привязные кабель-тросы с токопроводящей центр. жилой.
ПА обычно поднимаются на выс. до 2–5 км при скорости ветра до 35–40 м/с. При подъёме выше 5 км используют системы из 2 или 3 последовательно соединённых А. (системы тандем и триплет), что позволяет достигать выс. 8–10 км при скорости ветра 21–23 м/с. Для подъёма на выс. 13 км и более применяют стратосферные ПА с оболочкой т. н. оптимальной формы из плёночных армированных материалов, из которых обычно делают оболочки автоматич. СА. Подъёмный трос для таких ПА изготовляют из стеклонитей со спец. защитным покрытием из нейлона и др. материалов. Подъём стратосферных ПА допускается только при особо благоприятных атмосферных условиях.
Историч. справку см. в ст. Воздухоплавание.