20 के दशक तक "विमानन" और "वैमानिकी" शब्द। 20 वीं सदी समानार्थी थे। पिछली सदी की शुरुआत में सब कुछ बदल गया। एयरोनॉटिक्स को उन उपकरणों की मदद से गति कहा जाने लगा जो हवा से हल्के होते हैं, और विमानन - हवाई जहाज पर उड़ते हैं। यानी ऐसे जहाज जो हवा से भारी होते हैं। लेख में हम वैमानिकी के इतिहास, प्रक्रिया की भौतिकी पर विस्तार से विचार करेंगे।
गुब्बारा क्यों उड़ता है
याद करें कि किसी तरल में डूबा हुआ पिंड किन परिस्थितियों में तैरता है। यदि इसका घनत्व द्रव के घनत्व से कम है। वही गैस पर लागू होता है, विशेष रूप से हवा में। एक गुब्बारा (एयरोस्टेट) तभी उड़ान भरेगा जब उसके खोल के अंदर एक लाइटर (हवा की तुलना में) गैस होगी। गुब्बारा भी ऊपर "तैरता" है, हालांकि यह खोल पर अभिनय करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा बाधित होता है।
आइए गेंद पर अभिनय करने वाले बलों की सूची बनाएं। सबसे पहले, यह खोल का गुरुत्वाकर्षण है। दूसरा गैस का गुरुत्वाकर्षण है। गेंद के अंदर की गैस में भी द्रव्यमान होता है, जिसका अर्थ है कि यह भी गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है। आइए मान लें कि ये दोनों बल एक साथ नहीं हैंआर्किमिडीज बल को दूर करने में सक्षम, जो हवा से गैस पर कार्य करता है। अगर ऐसा है, तो गुब्बारा उड़ सकता है और भार उठा सकता है।
लिफ्ट
आइए वैमानिकी के भौतिकी के प्रमुख प्रावधानों पर विचार करें। यदि हम गुब्बारे को जमीन से बाँधते हैं, तो वह ऊपर की ओर खींचेगा, रस्सी को लिफ्ट नामक बल से खींचेगा। इसकी गणना करने के लिए, आपको आर्किमिडीज बल से गैस के वजन को शेल के साथ घटाना होगा। भार खोल के गुरुत्वाकर्षण और गैस के गुरुत्वाकर्षण का योग है। आर्किमिडीज बल हवा के घनत्व, मुक्त गिरने के त्वरण और गेंद के आयतन के गुणनफल के बराबर होता है।
उठाने की शक्ति जितनी अधिक होगी, खोल उतना ही हल्का होगा। यह जितना अधिक होता है, गेंद का आयतन उतना ही बड़ा होता है और हवा के घनत्व और गैस के घनत्व के बीच का अंतर उतना ही अधिक होता है। इसलिए, यदि आप अधिकतम लिफ्ट प्राप्त करना चाहते हैं, तो गुब्बारे को सबसे हल्की गैस से भरना होगा। यह हाइड्रोजन है। हालांकि, एक समस्या है: यह बहुत ज्वलनशील है, खासकर जब ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है। इसलिए, अक्सर गुब्बारे हीलियम से फुलाए जाते हैं।
गुब्बारा
गुब्बारा एक ऐसा उपकरण है जो हल्की गैस से भरा होता है। फोटो में एक गर्म हवा का गुब्बारा दिखाया गया है जिसका इस्तेमाल मौसम का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। यह तथाकथित गुब्बारा-जांच है। यह हीलियम से भरा होता है, एक रेडियो ट्रांसमीटर नीचे से निलंबित होता है, विभिन्न ऊंचाइयों पर तापमान, दबाव, वायु आर्द्रता के बारे में जानकारी प्रेषित करता है। मौसम विज्ञान में गुब्बारों का प्रयोग किया जाता है।
वैमानिक वाहन बनाना संभव है जो अपेक्षाकृत सुरक्षित और बहुत सस्ते दोनों हैं, जिनमें न तो हाइड्रोजन और न ही हीलियम की आवश्यकता होती है।इन गैसों के बजाय, खोल सामान्य हवा से भरा होता है, लेकिन गर्म होता है। इस तरह के गुब्बारे का आविष्कार फ्रांसीसी, मोंटगोल्फियर भाइयों ने किया था। यह आयोजन बहुत अच्छा था! यह चित्र पहले गर्म हवा के गुब्बारे को दर्शाता है। नीचे से एक आग जलाई गई, गर्म हवा ने खोल को भर दिया, और गेंद ऊपर की ओर उठ गई। एक निश्चित ऊंचाई पर, उसने उठना बंद कर दिया। चढ़ाई जारी रखने के लिए, उपकरण से गिट्टी को गिरा दिया गया। अगर नीचे जाना ज़रूरी था, तो उन्होंने आग को कम कर दिया।
स्ट्रेटोस्टेट
अत्यधिक ऊंचाई पर वायु का घनत्व कम हो जाता है। नतीजतन, भारोत्तोलन बल भी कम हो जाता है। इसे कैसे बढ़ाया जा सकता है? वॉल्यूम बढ़ाना आवश्यक है, इसलिए वे वैमानिकी वाहन जो समताप मंडल में बहुत ऊपर उठते हैं, वे विशाल होते हैं। ऐसे जहाजों को स्ट्रैटोस्टेट्स कहा जाता है।
हाल ही में, एक चरम एथलीट ने एक रिकॉर्ड बनाया: वह एक समताप मंडल के गुब्बारे पर 39 किमी की ऊंचाई तक चढ़ गया और मुक्त रूप से ध्वनि की गति को पार कर गया। यह फेलिक्स बॉमगार्टनर है। फोटो में उनके द्वारा इस्तेमाल किए गए स्ट्रैटोस्टेट को दिखाया गया है। इसका आयाम लगभग 100 मीटर है, जो स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी की ऊंचाई के अनुरूप है। विमान 85 हजार m33 हीलियम से भरा है, तथाकथित गोंडोला नीचे निलंबित है, जहां यात्री स्थित है।
हवाई पोत
वैमानिकी के भौतिकी पर विचार करें। गुब्बारा और समताप मंडल का गुब्बारा जहाँ हवा चलती है वहाँ गति करती है। अनुभवी एरोनॉट्स जानते हैं कि अलग-अलग ऊंचाई पर हवा अलग होती है। इसलिए वे गुब्बारे की ऊंचाई को समायोजित करते हैं ताकि हवा जहां चाहे वहां चले। यदि आपको बिंदु A से बिंदु B तक जाना हैहवा की परवाह किए बिना, एक विशेष प्रोपेलर को उपकरण के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए, जैसे कि एक हवाई जहाज में, जो सही दिशा में जाने में मदद करेगा। ऐसे उपकरण को एयरशिप कहा जाता है। एक नियम के रूप में, ये बहुत बड़ी प्रणालियाँ हैं। डिवाइस हीलियम से भरा है, नीचे एक गोंडोला जुड़ा हुआ है, और एक प्रोपेलर इसके नीचे स्थित है। हवाई पोत के नीचे से लटकने वाले केबलों का उपयोग इसे जमीन पर सुरक्षित करने के लिए किया जाता है।
दुनिया के सबसे प्रसिद्ध हवाई जहाजों में से एक जर्मनों द्वारा 30 के दशक की शुरुआत में बनाया गया था। XX सदी, इसे "जेन्डेनबर्ग" कहा जाता था। इस उपकरण का भाग्य कुछ हद तक टाइटैनिक के भाग्य के समान है। वह एक असामान्य रूप से आरामदायक जहाज थी। इसकी लंबाई करीब सवा किलोमीटर थी। लगभग 100 लोगों को बोर्ड पर रखा गया था। हवाई पोत 4 इंजनों द्वारा संचालित था।
6 मई, 1937, जहाज एक दुर्घटना का शिकार हो गया। इसे विशेष रूप से हीलियम से भरना था, और उस समय हीलियम केवल संयुक्त राज्य में ही उपलब्ध था। चूंकि यह हिटलर के शासन का समय था, अमेरिकियों ने नाजियों को गैस बेचने से साफ इनकार कर दिया। हवाई पोत हाइड्रोजन से भर गया था। आग से बचने के लिए विशेष सावधानी बरती गई। लैंडिंग के दौरान, मौसम पूर्व-तूफान था, और हवा में एक मजबूत विद्युत क्षेत्र था। हवाई पोत ने अटलांटिक महासागर के पार जर्मनी (फ्रैंकफर्ट) से न्यूयॉर्क के लिए उड़ान भरी। जब उसे लगाया गया, तो एक चिंगारी उठी, हाइड्रोजन के रिसाव के कारण हवाई पोत में आग लग गई। 97 यात्रियों में से 35 की मौत हो गई, और एक अन्य व्यक्ति जमीन पर गिर गया।
हमारे देश में वैमानिकी का पहला कदम: थोड़ा सा इतिहास
रूस में वैमानिकी के बारे मेंकैथरीन द्वितीय के समय में सीखा। फ्रांस में उनके दूत ने मोंटगोल्फियर भाइयों के आविष्कार की घोषणा की।
रूसी अखबारों ने सनसनी को दोहराया, और बाद में एक किताब प्रकाशित हुई जिसमें गुब्बारे के सिद्धांत की व्याख्या की गई। इसे सेंट पीटर्सबर्ग में विज्ञान अकादमी के सदस्य यूलर ने पढ़ा था। उन्होंने वैमानिकी के भौतिकी का अध्ययन किया और पहला गुब्बारा डिजाइन किया। इस उपकरण की एकमात्र उड़ान के बाद, कैथरीन द्वितीय ने अपने फरमान से, आग के जोखिम के कारण वैमानिकी पर प्रतिबंध लगा दिया। डिक्री के उल्लंघन के लिए, 20 रूबल का जुर्माना प्रदान किया गया था।
कैथरीन II के तहत किसी ने भी डिक्री का उल्लंघन नहीं किया, लेकिन जब सिकंदर प्रथम ने देश पर शासन किया, तो गुब्बारा फिर से उड़ गया। मास्को में ऐसा हुआ था, गुब्बारे को टेरज़ी नाम के एक व्यक्ति ने नियंत्रित किया था। उन्होंने बैलूनिंग को सर्कस की तरह बढ़ावा दिया और इससे बहुत पैसा कमाया।
1803 में प्रसिद्ध एयरोनॉट गार्नेरिन और उनकी पत्नी को रूस में आमंत्रित किया गया था। उन्होंने आश्चर्यचकित दर्शकों को गुब्बारे की क्षमताओं का प्रदर्शन किया, जिनमें सम्राट अलेक्जेंडर I भी थे।
विज्ञान और सैन्य मामलों में उपकरण का उपयोग
वैज्ञानिकों के वैमानिकी में रुचि होने से पहले गार्नेरिन ने एक से अधिक प्रदर्शन उड़ान भरी। विज्ञान अकादमी ने अपने एक सदस्य, ज़खारोव को वायुमंडलीय अवलोकन करने के लिए उड़ान पर भेजा। शिक्षाविद अपने साथ बहुत सारे मापक यंत्र और अभिकर्मक ले गए। चूंकि गुब्बारा बहुत बड़ा नहीं था, इसलिए ऊंचाई हासिल करने के लिए, न केवल गिट्टी को गिराना आवश्यक था, बल्कि कई उपकरण, भोजन औरएक टेलकोट भी।
1812 में, सम्राट के दरबार में, उन्हें यकीन था कि नेपोलियन फिर भी रूस के खिलाफ युद्ध में जाएगा। हमने सैन्य उद्देश्यों के लिए विमान का उपयोग करने का निर्णय लिया। हवाई पोत के निर्माण पर काम शुरू हुआ। 150 बढ़ई और लोहार ने गोंडोला बनाया, जबकि सीमस्ट्रेस ने खोल पर काम किया। हवाई पोत में उड़ान की ऊंचाई बदलने के साथ-साथ पैंतरेबाज़ी के लिए पतवार भी थे। दुश्मन पर लैंड माइंस गिराने के लिए गोंडोला के पास एक हैच था। दुर्भाग्य से, विमान ने कभी कार्रवाई नहीं देखी।
