Реализация аэростатического принципа

Пример такого полёта – это воздушные шары и дирижабли. (Рис. 5) Это большие оболочки из газонепроницаемого материала, внутри которого находится газ, легче воздуха.

Подъемная (выталкивающая) сила аэростатических, ЛА, которые принято называть аппаратами легче воздуха, в соответствии с законом Архимеда определяется выражением:

Y = W ρ_в g,

где W-объем наполненной газом оболочки аппарата, м³; ρв -плотность воздуха, вытесняемого дирижаблем, кг/м³; g - ускорение свободного падения, м/с².

Уравнение для силы тяжести дирижабля (воздушного шара):

G = m_og = (m_a + W ρ_г)g,

где m_o - взлетная масса дирижабля; ma - масса аппарата, определяемая как сумма масс полезной нагрузки, различного оборудования, силовой установки, топлива, конструкции (в том числе и наполняемой газом оболочки объемом W); W ρ_г — масса заполняющего оболочку газа, имеющего плотность ρ_г.

То есть для того, чтобы дирижабль с массой та смог совершать полет, необходимо, чтобы плотность газа, заполняющего оболочку, была меньше плотности воздуха. Необходимый для полета объем наполненной газом оболочки:

Плотность воздуха (на уровне моря при температуре (0°С) ρ_в = 1,29 кг/м³. Для заполнения оболочки обычно используется водород (ρ_в = 0,09 кг/м³) или гелий (ρ_г = 0,179 кг/м³). Можно также заполнить оболочку подогретый воздухом, плотность которого будет меньше плотности воздуха, окружающего ЛА. Тепловые аэростаты применяются в спорте.

Недостатки ЛА с аэростатическим принципом полёта:

· большие габаритные размеры, следовательно, большое сопротивление;

· малые скорости;

· малая грузоподъёмность;

· плохая управляемость:

· воздушные шары управляются только в канале тангажа, т.е. по высоте;

· дирижабли управляются в канале тангажа и в канале курса.