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热气球

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热气球
2006 Ojiya balloon festival 011.jpg
航空器专题
单纯利用空气浮力(浮空器
无动力 动力
空气浮力和空气动力混合
无动力 动力
单纯利用空气动力
无动力 动力
无动力固定翼 动力固定翼
半固定翼和旋翼
无动力旋翼 动力旋翼
扑翼
其他
无动力 动力

熱氣球(英語:balloon)是娛樂性航空器的一种,它配备有用來填充氣體的袋狀物,当充入氣體的密度小於其周圍的環境的氣體密度,且由此壓力差產生的静浮力大於氣球本身與其搭載物的重量時热气球就可浮升。热气球作为一种娛樂性交通工具可用来运载观测仪器和遊客,只装载设备的无載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,用作娛樂性熱氣球的例子有海洋公園。

历史[编辑]

孔明燈、天燈。
西元1786年的熱汽球。

同源理[编辑]

無法載人的熱氣球最早出現在中國三國時期,由诸葛亮发明,稱為天燈孔明燈,被用來传达军事信号。學者李約瑟指出,1241年蒙古人李格尼茲戰役中也使用過龍形天燈傳遞信號。

現代熱氣球[编辑]

1783年,法国造纸商孟格菲兄弟在欧洲運用相同原理而發明了熱气球。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來做实验,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,並首次將生物放到熱氣球上,首批熱氣球的乘客是一隻公雞、一隻鴨和一頭綿羊[1][2],之所以選擇這三種動物,是因為綿羊的生理狀態與人類近似,鴨子能夠飛行,而非高海拔生物的公雞則做為對照組[1]。同年11月21日下午,孟格菲兄弟又在巴黎犬舍城堡进行了世界上第一次载人空中航行,热气球飞行了25分钟,在飞越半个巴黎之後降落在意大利广场附近。这次飞行比莱特兄弟飞机飞行早了整整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飛上天空的。

第二次世界大戰以后,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公尺高的记录。

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圖中顯示了早期的熱氣球樣貌

原理[编辑]

熱氣球

作為航空器的氣球可分為熱氣球充氣氣球兩類。两者原理相同,即使氣囊內的氣體密度小於氣囊外的空氣密度,藉此產生浮力;當浮力大於氣球及負載的物體兩者合起來之總重量時,氣球就可以向上飛行。

更仔細的來看,熱氣球是藉由:「調控熱氣球上的加熱器,以調整氣囊中的空氣溫度,從而達到控制氣球升降的目的。」當氣囊內的空氣溫度愈高時,氣囊內氣體的密度就愈小,但體積不變,這代表氣囊內氣體重量變小,若此時浮力大過熱氣球總重,就能使熱氣球向上飛行;當氣囊內的空氣溫度漸漸降低時,氣囊內氣體的密度就漸漸變大,氣體重量變大,此時若浮力小於熱氣球及其上負載物的總重量時,滯留於空中的熱氣球,便會因所受的向下重力,漸漸大於向上的浮力,而緩緩降落。浮力從頭到尾都不變,變化的是氣囊內氣體的重量。

飛行用的充氣氣球藉由調整氣囊內的外界空氣比例,改變氣囊內氣體密度,來控制氣球升降;必要的時候,還可採用拋棄壓艙物的方法,減輕氣球的載重,讓氣球獲得更多向上的力量,而不致下降。

安全問題[编辑]

熱氣球慢起慢落,一般相信是安全的,除非超載。但加熱器與其傳送氣體燃料的管線仍需定時保養,並告知遊客與相關操作人員避免拉扯管線,以避免發生氣體燃料泄漏。

雖然熱氣球大多做為休閒娛樂用途,極少做為商業航線航班,但大多數國家將其列入民用航空器管理,需註冊取得航空器註冊編號且獲得適航證明後才可升空飛行。

结构[编辑]

一個熱氣球
於台東鹿鳴溫泉酒店外部草地所施放的熱氣球

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]

常見的热气球材质有橡胶牛津布

参考文献[编辑]

  1. ^ 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. 
  2. ^ 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. 
  3. ^ ,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. 

参见[编辑]