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热气球的构成及升降飞行原理的概述

时间:2020-04-29 16:20:33 点击:2129 次 来源:河南名扬热气球动力伞航空俱乐部

  我国古代的“孔明灯”是热气球的超早的雏形,到如今热气球也成为了一个体育项目。尤其是近几年,在国外旅游时,能够用别的方式去领略他国的风光美景。而土耳其就是通过热气球脱颖而出的国家,土耳其热气球美轮美奂,粉丝遍布全球各地。正如下面小编从各大平台看到的照片,真是令人叹为观止,心生向往。热气球可以带我们飞跃山丘,实现“飞天观景”的美好享受。但是你是否跟小编我一样好奇它是怎么构成,怎么调节升降的呢?今天名扬小编将给大家介绍热气球的构成及升降飞行原理。

热气球

  一、组成部分

  热气球,更严格的讲应叫做密封热气球,由球囊、吊篮和加热装置三部分构成。球皮是由强化尼龙制成的(有的热气球是由涤纶制成的),球皮里面有伞裆和伞阀,其中热气球的伞盖是帆布材质的,伞阀拉绳和衔接着吊篮,吊篮里装载乘客和燃气,燃气罐里通常是丙烷或液化气,气瓶固定在吊篮内。吊篮四角放置4个热气球专用液化气瓶,置计量器,吊篮内还装有温度表、高度表、升降表等飞行仪表。

  一只热气球能载运20公斤的液体燃料。当火点燃时,火焰有2-3米高,并发出巨大的响声。而燃烧器是热气球的心脏,使用比一般家庭煤气炉大150倍的能量燃烧压缩气,点火燃烧器是主燃烧器的火种。一直保持火种,即使被风吹,也不会熄灭。另外,热气球上有两个燃烧系统以防备空中出现的故障。燃烧器的作用是将热气球内的空气加热,热气球内部的热空气比外部的空气轻。尽管它的质量很轻,但却极结实,球囊是不透气的。球囊由色彩艳丽、耐高温(摄氏150)、高强度的尼龙或涤纶布缝制而成。标准球的形状为水滴形,也可做成各式各样的异型球。吊篮由藤条编制而成,着陆时能起到缓和冲击的作用。

  国际热气球理事会将标准热气球划分为四个级别:七级球体积在2000~2400立方米;八级球的球体体积在2400~3000立方米;九级球体积在3000~4000立方米;十级球则是4000~6000立方米。此外,还有一种异型球,目前国内一只熊猫热气球,球体积为2300立方米。

  二、升降原理

  热气球升空的原理是对里面的空气进行加热后,空气受热膨胀,就会逸散出来,导致热气球内部热空气密度变小,而外部冷空气密度大,通常空气加热后密度减小,温度达到100℃,密度约为0.95kg/m3,是未加热空气的1/1.3。根据阿基米德的浮力公式,可知热气球外部冷空气密度大,内部空气密度小,从而外部空气对热气球产生浮力作用(对航空器而言,通常将该浮力成为升力),致使热气球上浮,而并不是因为体积的变化,事实上热气球在球囊一定的情况下,排开空气的体积近似不变的。上面我们知道了热气球飞行原理是根据热空气轻于冷空气而产生的升力,那么热气球是如何控制上升和下降的呢?

  通过燃烧器点火,熄火的间隔时间长短调整球囊内温度来控制热气球的上升和下降,利用不同高度层的风向来控制和调整自己的前进方向,热气球的飞行速度与风速相同。

  可以说,当热气球需要上升时,将排气阀关闭,热空气产生的升力大于重力,于是气球上升;当热气球需要保持高度时,升力与重力相等,热气球既不上升也不下降;当热气球需要下降时,将排气阀打开,空气变冷,升力小于重力,于是气球下降。

  以上就是名扬小编对热气球的构成及升降飞行原理的概述。通过上述的介绍,不难看出,当热气球处于上升状态时,必然升力大于重力;当热气球处于平衡状态,即静止于空中某个位置时,必然升力等于重力,实现二力平衡;当热气球处于下降状态时,必然升力小于重力,利用重力作用,实现下降。

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