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热气球——人类最早的飞行工具

2019-08-05 09:34  来源: 新华网

热气球人类最早的飞行工具。世界上第一个热气球的发明和制造者是法国造纸商蒙特戈菲尔兄弟。而发明热气球的灵感则来自于他们看到碎纸片在火焰上飞舞,于是,这对兄弟产生了利用热空气制造飞行器的想法。在经过气球搭载动物的升空实验后,1783年11月21日,蒙特戈菲尔兄弟进行了第一次载人飞行的气球升空实验。这次飞行比莱特兄弟使用飞机载人升空飞行整整早了120年。

 

 

热气球由球囊、吊篮和加热装置三部分构成。热气球的外皮是由强化尼龙制成的(有的热气球是由涤纶制成的),尽管它的质量很轻,但却极结实,球囊是不透气的;吊篮一般由藤条编制而成,着陆时能起到缓冲的作用;而燃烧器是热气球的动力装置。从这我们可以看出,热气球没有方向舵,升空后完全随风而行,充满着不确定性。

在这一背景下,1784年,第一艘人力飞艇由法国的罗伯特兄弟设计制造出来了。这艘充满着氢气的飞艇第一次飞行并不算成功,因为随着高度增加,飞艇气囊越来越膨胀,在这紧要关头,罗伯特兄弟赶紧用小刀把气囊刺穿了一个小孔,才使飞艇安全降到了地面。从这次试飞中,他们得到了飞艇气囊应该安装放气阀这一重要启示。而后随着工业革命的发展,蒸汽机、内燃机和电动机相继问世,为飞艇动力系统的改进创造了更为有利的条件。经过多次改进之后,有着动力系统的载人飞艇成为了人类航空的一个重要工具。

看到这里,很多人会禁不住问:热气球和飞艇能够自由升降的原理是什么呢? 

原理很简单,2000多年前,我国就将这一原理运用在孔明灯上了。孔明灯是我国古代的重要发明之一,早在秦汉时期就有关于孔明灯的记载,据《太平御览·羽族部十五·鸟卵》引《淮南万毕术》写道:“艾火令鸡子飞。”其意可理解为:将燃烧的艾火放进鸡蛋壳里,鸡蛋壳可以飞起来。

可蛋壳为什么能飞?现代热学给出了一份很好的答案:当受热气体膨胀后向下运动,从而上升气流推动物体向上运动。孔明灯就是利用了这种浮升力(又叫反冲力)。具体来看,热气球点火后,燃烧器燃烧出的火种十分强大,其产生的反冲力也很强。所以,载人热气球就是在这一原理的基础上发明制造的。

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作者: 付少飞   [责任编辑: 李浩]