Монгольфьер

Рецензированная статья

Рецензент: журнал «Крылья Родины»

Модель шара братьев Монгольфье в музее авиации в Ле-Бурже

Первый полёт монгольфьера 5 июня 1783 года

Монгольфье́р (фр. Montgolfière) — это воздушный шар, аэростат, поднимаемый вверх при помощи нагретого воздуха.

Название дано в честь фамилии изобретателей — братьев Монгольфье: Жозеф-Мишеля и Жак-Этьенна.

В русском языке чаще используются синонимы и сходные по значению слова: «воздушный шар», «аэростат», «тепловой аэростат». Наиболее распространённым и общеупотребительным определением является термин «воздушный шар».

Первый полёт монгольфьера был выполнен в городе Аннонэ (Annonay, Франция) 5 июня 1783 года, а по другой версии, это произошло днём ранее, 4 июня.

Открытие подъёма на тёплом воздухе

Изобретатели воздушного шара и первооткрыватели воздухоплавания, братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье, совершили своё открытие случайно. Это произошло в 1782 году, на год ранее, чем был совершён первый полёт воздушного шара. В своём доме они наблюдали, как над огнём камина поднимаются вверх искры. Заинтересованные этим эффектом братья расправили над огнём тонкий мешочек из шёлка, и тот, набрав тёплого воздуха от камина, поднялся до потолка комнаты. В этот момент объяснение этого эффекта было дано неправильное — по первичному выводу братьев Монгольфье, такую возможность обеспечивал какой-то газ, который выделялся при горении. Газ этот получил название «Монгольфье» по фамилии открывших его, как они думали, братьев. После нескольких опытов они пришли к выводу, что большая часть газа, якобы поднимающего аппарат в воздух, находится в идущем от горения дыму.

Первый полёт монгольфьера

Первый полёт поднимаемого тёплым воздухом аэростата был совершён 5 июня 1783 года в Париже. Эта дата была записана тогдашними французскими чиновниками как День рождения монгольфьера. При этом пробный первый полёт выполнялся вообще без пассажиров — на борту не было ни людей, ни животных.

Второй шар, значительно превосходящий первый по размерам, был построен братьями значительно больше — габариты превышали в 27 раз опытный образец, его объём был равен 790 кубическим метрам. Финансировал этот проект вместе с братьями Монгольфье их друг Жан-Батист Ревельон. На этом шаре в небо были подняты первые пассажиры-животные — баран, утка и петух, а производился взлёт на территории Версальского дворца в присутствии короля Людовика XVI и королевы Марии-Антуанетты. За продлившийся 8 минут полёт шар успел пролететь 15 километров.

Подъёмная сила монгольфьера

Плотность воздуха может быть выражена формулой:

$\rho ={\frac {29}{22,4}}\cdot {\frac {P}{760}}\cdot {\frac {273}{T}},$

где $\rho$ — плотность воздуха в кг/м³;

$P$ — атмосферное давление в мм рт. ст.;
$T$ — абсолютная температура воздуха в K.

Подъёмная сила монгольфьера в килограммах на 1 м³ объёма оболочки равна разности плотности воздуха в атмосфере и средней плотности воздуха в оболочке и может быть выражена формулой:

$F=0,465\cdot P\cdot {\bigg (}{\frac {1}{T_{A}}}-{\frac {1}{T_{O}}}{\bigg )},$

где $T_{A}$ и $T_{O}$ — абсолютная температура забортного воздуха и средняя абсолютная температура воздуха внутри оболочки, соответственно.

Например, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., температуре атмосферного воздуха 0 °С и средней температуре воздуха в оболочке 50 °С подъёмная сила монгольфьера составит 0,2 кг/м³ объёма оболочки, что в несколько раз меньше подъёмной силы шарльеров, наполненных водородом (1,204 кг/м³), гелием (1,115 кг/м³), метаном (0,579 кг/м³) или аммиаком (0,534 кг/м³).

При подъёме монгольфьера изменения давления и температуры атмосферного воздуха действуют разнонаправленно: уменьшение давления ведёт к уменьшению подъёмной силы, а снижение температуры способствует её увеличению, но влияние давления преобладает, поэтому подъёмная сила монгольфьеров с увеличением высоты убывает. С увеличением температуры воздуха внутри оболочки подъёмная сила возрастает, но эта температура весьма ограничена жаростойкостью оболочки. По этим причинам монгольфьеры, как правило, поднимаются на высоту не более нескольких сотен метров.

Начало полётов с людьми на борту

После успешного полёта с животными эксперименты продолжились. На борт тепловых аэростатов, созданных братьями Монгольфье, стали подниматься люди. Правда, такие полёты выполнялись не в свободном режиме — шар оставался привязанным к земле, давая возможность подняться в воздух, но при этом без риска, что сам шар и его пассажиров унесёт в неизвестном направлении.

Рисунок с описанием шара братьев Монгольфье 1783 года: «Вид и точные размеры Воздушного шара, который первый поднял людей в воздух». 1786

19 октября (по другим данным — 15 октября) 1783 года, в том же году, когда воздушный шар впервые поднялся в небо, на этом аппарате поднялись в воздух люди. Первыми пассажирами были французский учёный и врач Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд. Полёт был выполнен в Мадриде, шар поднялся до высоты 324 фута (около километра).

Спустя месяц, 21 ноября 1783 года, был выполнен и первый свободный полёт воздушного шара. Вылет маркиза д’Арланда, который находился в этот момент в кабине воздушного шара, состоялся из Булонского леса (предместье Парижа), продолжался около 25 минут, воздухоплаватели двигались на высоте порядка 100 метров.

В том же 1783 году действительный член Петербургской академии наук Леонард Эйлер провёл первые научные расчёты по высоте подъёма воздушного шара, а в декабре этого года в Петербурге в небо поднялся первый в России воздушный шар. В Москве полёт воздушного шара увидели только 20 лет спустя, в 1803 году.

Первый в России серьёзно организованный полёт на аэростате с научными целями и один из первых в мире таких полётов состоялся 30 июня 1804 года.

Во Франции первооткрыватели воздухоплавания продолжили осваивать воздушные полёты. В частности, Пилатр де Розье в 1785 году планировал перелететь на монгольфьере Ла-Манш. К сожалению, эта попытка закончилась трагически — шар загорелся, и Розье вместе со своим напарником по этому полёту механиком Роменом погибли. Эта катастрофа не остановила развитие использования воздушных шаров, которые постепенно находили применение как в мирных, так и в военных интересах. Это произошло 15 июня 1785 года.

Подготовка к фиесте у Медного всадника (1998 год)

Фиеста современных монгольфьеров

Три аэростата готовятся к старту. Орландо, штат Флорида

24 сентября 1784 года в Лионе впервые в воздух на монгольфьере поднялась женщина. Госпожа Тибль в присутствии шведского короля Густава III поднялась на высоту 2700 метров и продержалась в воздухе 142 минуты.

Использование монгольфьеров в военных целях

Первое использование воздушного шара в военных целях произошло в Европе в 1794 году во время битвы при Флерюсе. Французская армия использовала аэростат для подъёма в воздух наблюдателя, который помогал в рекогносцировке.

В период Наполеоновских войн появились первые попытки военного применения аэростатов. Первым предложил использовать управляемые аэростаты для бомбардировки противника баварец Франц Леппих. Находясь в Париже, он обратился к Наполеону с предложением построить управляемый воздушный шар для бомбардировки противника с воздуха, однако французский император не поддержал эту идею.

Поддержку Леппих сумел позднее получить от российского посланника в Вюртемберге Давида Алопеуса. Дипломат выразил интерес к инновационной идее, когда услышал обещания изобретателя создать аэростат, который сможет поднять до 40 человек и взять в воздух груза до нескольких тонн.

Леппих, заручившись поддержкой российского дипломата, перебрался под Москву, где в усадьбе князя Репнина Воронцово начал воплощать свой проект. Созданный им аэростат имел длину 57 метров, а в диаметре был 16 метров. Однако проект не оправдал надежд изобретателя и сделавших на него ставку дипломатов, полететь такой огромный аэростат не смог.

Также воздушные шары применялись в военных целях в период Гражданской войны в США. Там северянами в 1861 году был сформирован целый военный корпус воздушных шаров, руководил которым Тадеуш Лоу. Южане также неоднократно пытались использовать в своих интересах воздушные шары.

В Африке британские военные также использовали воздушные шары — в основном в разведывательных целях.

В период Первой мировой войны воздухоплавательная техника также нашла своё применение, однако это были уже не классические монгольферы, а наполненные водородом аэростаты.

Развитие полётов на воздушном шаре в XX—XXI веках

Несмотря на то, что возможности практического применения классическое воздухоплавание окончательно потеряло к началу XX века, в течение всего этого и в начале следующего столетия воздушные шары сохраняют определённую популярность.

Среди поклонников авиации стабильно проводятся соревнования по полётам на воздушных шарах, организуется обучение для начинающих воздухоплавателей. Кроме того, на воздушных шарах организуются прогулочные полёты, принять участие в которых может практически любой человек, не имея специальной подготовки.

Современные воздушные шары поднимаются вверх при помощи горящего газа, который помещается в баллоне. Возможность регулировать напор газа в горелке позволяет контролировать набор высоты и при необходимости снижение. При этом современные воздушные шары, как и классические, имеют малую управляемость по курсу и движутся в направлении течения воздушных масс — то есть по направлению ветра. С этим связан ряд особенностей воздухоплавания и правил, регулирующих полёты на воздушных шарах. В том числе при выполнении таких полётов считается допустимым посадка на трассу или около неё, а также вынужденный проход сквозь закрытые для полётов воздушные зоны — поскольку пилот воздушного шара просто не имеет возможности изменить курс так, чтобы полностью перестать двигаться по ветру. Управлять воздушным шаром, согласно законодательству, может только человек, имеющий удостоверение пилота свободного аэростата, а владелец шара в обязательном порядке страхует ответственность перед пассажирами воздушного шара.

Аэростатный моделизм

Аэростаты тепловые радиоуправляемые — это радиоуправляемые авиамодели тепловых аэростатов объёмом до 200 м³. Соревнования подобных аэростатов регулируются правилами, установленными Спортивным кодексом FAI: Секция 4 — Авиамоделирование. Том 7. Воздухоплавательные модели.

Галерея

• 

  Монгольфьер в полёте

• 

  Новаторство монгольфьеров, напоминающих антропоморфизированных пчёл

• 

  Новаторство монгольфьера, напоминающего Монастырь Святого Галла — Кубичек Баллунс

• 

  Китайский фонарик действует по принципу монгольфьера

• 

  Модель воздушного шара братьев Монгольфье в Лондонском музее науки.

• 

  Пара воздушных шаров Хоппера.

• 

  Бристольская Международная Фиеста Воздушных Шаров

• 

  Монгольфьер частично надувается холодным воздухом от вентилятора, работающего на бензине, перед тем как пропановые горелки используются для окончательной накачки.

• 

  Сафари монгольфьера в Масаи-Мара

• 

  Отверстие в верхней части оболочки, закрытое парашютным клапаном, как его видно снизу через входное отверстие

• 

  Корзина монгольфьера в полёте

• 

  Плетёная корзина способна вместить 16 пассажиров

• 

  Горелка, нагревающая открытым пламенем воздух внутри оболочки

• 

  Горелка

• 

  Топливные баки из нержавеющей стали, завёрнутые в красные изолирующие крышки, установленные вертикально и с указателями уровня топлива, во время заправки.

• 

  Тепловое изображение, показывающее изменение температуры в монгольфьере.

• 

  Вирджинский монгольфьер, летящий над Кембриджем

• 

  4-хметровый солнечный шар, плавающий над лугом

• 

  Отражение в озере

• 

  Коммерческая поездка на воздушном шаре приближается к месту посадки в Берд-ин-Хэнд (Пенсильвания)

• 

  Верхняя часть воздушного шара во время надувания. Экипаж обеспечивает вентиляцию парашюта.

• 

  Новый монгольфьер Cameron 2017 в полёте [1]

• 

  Один из последних воздушных шаров Aerostar International, Inc. RX8.

Литература

• Таланов А. В. Всё о воздушных шарах. — М.: АСТ, Астрель, 2002. — 271 с. (эксплуатация современных монгольфьеров)

Ссылки

• Hot Air Ballooning — How balloons fly, list of balloon clubs, free classified ads for balloonists (англ.)
• Hot Air Balloon Web Links (англ.)
• Hot Air Balloon Makers Архивная копия от 29 июня 2016 на Wayback Machine // Produced by Oregon Public Broadcasting (англ.)