热气球
航空器专题 | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 单纯利用空气浮力（浮空器） | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 空气浮力和空气动力混合 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 单纯利用空气动力 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
| 其他 | ||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
热气球（英语：hot air balloon）是娱乐性航空器的一种，它配备有用来填充气体的袋状物，当充入气体的密度小于其周围的环境的气体密度，且由此压力差产生的静浮力大于气球本身与其搭载物的重量时热气球就可浮升。热气球作为一种娱乐性交通工具可用来运载观测仪器和游客，只装载设备的无载人气球经常用于对高空大气环境的科学研究，有时也用于测定射线。另外，用作娱乐性热气球的例子有海洋公园。
历史
[编辑]
古代和无人气球
[编辑]无法载人的热气球最早出现在中国三国时期，由诸葛亮发明，称为天灯或孔明灯，被用来传达军事信号。学者李约瑟指出，1241年蒙古人在李格尼兹战役中也使用过龙形天灯传递信号。
现代热气球
[编辑]1783年，法国造纸商孟格菲兄弟在欧洲运用相同原理而发明了热气球。他们受碎纸屑在火炉中不断升起的启发，用纸袋把热气聚集起来做实验，使纸袋能够随着气流不断上升。1783年6月4日，孟格菲兄弟在里昂安诺内广场做公开表演，一个圆周为110英尺的模拟气球升起，飘然飞行了1.5英里。同年9月19日，在凡尔赛宫前，孟格菲兄弟为国王、王后、宫庭大臣及13万巴黎市民进行了热气球的升空表演，并首次将生物放到热气球上，首批热气球的乘客是一只公鸡、一只鸭和一头绵羊[1][2]，之所以选择这三种动物，是因为绵羊的生理状态与人类近似，鸭子能够飞行，而非高海拔生物的公鸡则做为对照组[1]。同年11月21日下午，让-弗朗索瓦·皮拉特尔·德·罗齐耶使用孟格菲兄弟的气球在犬舍城堡进行了史上第一次载人空中航行，热气球飞行了25分钟，在飞越半个巴黎之后降落在意大利广场附近。这次飞行比莱特兄弟的飞机飞行早了整整120年。在充气气球方面，法国的罗伯特兄弟是最先乘充满氢气的气球飞上天空的。
第二次世界大战以后，高科技使球皮材料以及致热燃料得到普及，热气球成为不受地点约束、操作简单而方便的公众体育项目。1978年8月11日至17日，“双鹰3号”成功飞越了大西洋，而在1981年它又成功跨越太平洋。
1980年代西方的热气球被引入中国。
今天，热气球作为一个体育项目正日趋普及，它曾创造上升34668米高的记录。
 
|
| 图中显示了早期的热气球样貌 |
原理
[编辑]
作为航空器的气球可分为热气球和充气气球两类。两者原理相同：“使气囊内的气体密度小于气囊外的空气密度，借此产生浮力；当浮力大于气球及负载的物体两者合起来之总重量时，气球就可以向上飞行。”
更仔细地看，热气球是借由：“调控热气球上的加热器，以调整气囊中的空气温度，造成气囊内空气密度变化。经由气囊密度变化，也使热气球整体（包括气囊、篮子、在热气球上所有的物品，以及乘客）的密度发生改变，从而达到控制气球升降的目的。”当气囊内的空气温度愈高时，气囊内气体的密度就愈小。当密度小到一定程度，此时浮力大过热气球总重，就能使热气球向上升空；当气囊内的空气温度渐渐降低时，气囊内气体的密度就渐渐变大。当密度大到一定程度，此时浮力小于热气球及其上负载物的总重量，滞留于空中的热气球便会缓缓降落。
控制热气球升降，主要是比较热气球整体的密度与外界空气密度的大小。而透过调整气囊，就能进而改变热气球整体的密度。至于在调整气囊密度的过程中会有的空气聚集或散出，这些空气变化的重量相对于热气球的重量来说可以忽略不计。
飞行用的充气气球借由调整气囊内的外界空气比例，改变气囊内气体密度，来控制气球升降；必要的时候，还可采用抛弃压舱物的方法，减轻气球的载重，让气球获得更多向上的力量，而不致下降。
安全问题
[编辑]
热气球慢起慢落，一般相信是安全的，除非超载。但加热器与其传送气体燃料的管线仍需定时保养，并告知游客与相关操作人员避免拉扯管线，以避免发生气体燃料泄漏。
虽然热气球大多做为休闲娱乐用途，极少做为商业航线航班，但大多数国家将其列入民用航空器管理，需注册取得航空器注册编号且获得适航证明后才可升空飞行。
结构
[编辑]
气球一般不附带推进装置，主体为气囊，在气囊下方通常悬挂吊篮或吊舱。[3]附带动力机构的则被称作热气飞艇。
材质
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Gillispie, CC. The Montgolfier brothers and the invention of aviation 1783-1784. Princeton University Press. 1983. ISBN 978-0-691-08321-6.
- ^ Beischer, DE; Fregly, AR. Animals and man in space. A chronology and annotated bibliography through the year 1960.. US Naval School of Aviation Medicine. 1962,. ONR TR ACR-64 (AD0272581): 11 [2011-06-14]. （原始内容存档于2015-08-11）.
On Sept. 19, 1785 a balloon launched a sheep, a cock, and a duck to an altitude of 1500 ft and returned them to earth unharmed from the world's first successful air-passenger flight.
- ^ ,谢础, 贾玉红, 黄俊, 吴永康. 航空航天技术概论（第2版）. 北京航空航天大学出版社. 2008: 4. ISBN 978-7-81124-428-1.
