WikiDer > Баллон сверхдавления

Superpressure balloon
Воздушный шар сверхвысокого давления в полете
Профиль полета баллонов сверхвысокого давления и баллонов нулевого давления

А баллон сверхвысокого давления (СПБ) это стиль аэростатический воздушный шар где объем воздушного шара остается относительно постоянным перед лицом изменений давления окружающей среды за пределами воздушного шара, а температура внутри подъемный газ. Это позволяет воздушному шару сохранять стабильную высоту в течение длительного времени. Это контрастирует с гораздо более распространенными воздушными шарами переменного объема, которые либо только частично заполнены подъемным газом, либо сделаны из более эластичных материалов. Также называемые воздушными шарами из тыквы или сверхдальних воздушных шаров (ULDB), герметичные оболочки воздушных шаров имеют форму тыквы на высоте полета. [1] В баллоне переменного объема объем изменения подъемного газа из-за нагрева и охлаждения в дневной цикл. Цикл увеличен парниковый эффект внутри воздушного шара, в то время как окружающий атмосферный газ подвержен гораздо более ограниченному циклическому изменению температуры. По мере нагрева и расширения лифтового газа смещение атмосферного газа увеличивается, а вес шара остается постоянным. Его плавучесть увеличивается, и это приводит к увеличению высота если это не компенсируется выпускным газом. И наоборот, если баллон остывает и падает, необходимо выпустить балласт. Поскольку и балласт, и газ ограничены, существует предел того, как долго воздушный шар с переменным объемом может компенсировать, чтобы стабилизировать свою высоту. Напротив, аэростат сверхдавления будет гораздо меньше менять высоту без компенсационных маневров.[2]

Поскольку объем воздушного шара более ограничен, объем вытесняемого им воздуха также ограничен. В соответствии с Принцип Архимеда, вверх сила на воздушном шаре равно масса вытесненного окружающего газа. Но масса атмосферного газа уменьшается по мере подъема шара, потому что его плотность уменьшается с увеличением высоты.[3] Таким образом, сила, толкающая воздушный шар вверх, уменьшается с высотой, и на определенной высоте сила, направленная вверх, будет равна весу воздушного шара. В результате воздушный шар будет устойчивым в конечном диапазоне равновесных высот в течение длительных периодов времени.

Недостатком является то, что для таких воздушных шаров требуются гораздо более прочные материалы, чем для негерметичных.

Приложения

Аэростаты сверхдавления (SPB) обычно используются для сверхдлительных полетов беспилотных научные эксперименты в верхняя атмосфера,[2] где температура атмосферного газа достаточно стабильна в течение всего суточного цикла.[4] В 1985 году такие воздушные шары использовались для аэроботы полет на высоте около 50 километров (160000 футов) в атмосфере Венера, в международной, советской Программа Vega.

В феврале 1974 г. полковник Томас Л. Гэтч-младший, USAR предпринял попытку первого пересечения Атлантический на воздушном шаре в воздушном шаре сверхдавления, названном Легким сердцем. После потери как минимум двух из десяти воздушных шаров, которые обеспечивали подъем, и после существенного отклонения от курса, намеченного полковником Гатча, чтобы воспользоваться преимуществами струйный поток, последнее сообщение о обнаружении Легким сердцем находился в 1610 км (1000 миль) к западу от Канарские острова; Никаких дальнейших следов самолета обнаружено не было.[5]

Воздушный шар сверхвысокого давления НАСА в аэропорту Ванака, Новая Зеландия

В марте 2015 г. НАСА запустил СПБ на высоту 110000 футов (34000 м) в течение 32 дней из Новой Зеландии и приземлился в Австралии после обнаружения утечки.[6] Это был первый длительный полет на СПБ в дневном и ночном цикле. В полностью надутом состоянии он был размером с футбольный стадион.

Google Проект Loon использует воздушные шары сверхдавления для полетов продолжительностью более 200 дней.[7]

В СПБ TRAVALB-2 превзошел предыдущие полеты на антарктическом воздушном шаре, оставаясь в воздухе в течение 149 дней, 3 часов и 58 минут после запуска с НАСА Площадка для воздушных шаров длительного действия (LDB) в лагере LDB, Станция Мак-Мердо, Антарктида. Операция была поддержанаНациональный фонд науки и Антарктическая программа США.  [8] После прерывания запуска Travalb-1, Travalb-2 стартовал 29 декабря 2019 года, чтобы проверить прогнозы НАСА по траектории воздушного шара в Антарктиде и изучить потери электронов из радиационных поясов Земли. [9]


Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Научные шары". NASA.gov. НАСА. Получено 14 июля 2020.
  2. ^ а б «Успешный полет прототипа воздушного шара сверхвысокого давления НАСА в Антарктиде». space-travel.com. 27 января 2009 г.
  3. ^ Шелквист, Ричард (2010). «Введение в расчет плотности воздуха и высоты над уровнем моря». Шелквист Инжиниринг.
  4. ^ Зайдель, Дайан Дж .; Бесплатно, Мелисса; Ван, Цзюньхун (2005). «Суточный цикл температуры воздуха на высотах по данным радиозондов» (PDF). Журнал геофизических исследований. Американский геофизический союз. 110 (D9). Дои:10.1029 / 2004JD005526.
  5. ^ «Частный полет: попытка трансатлантического воздушного шара». Международный рейс. IPC Transport Press Ltd. 105 (3390): 263. 1974. Получено 2011-06-30.
  6. ^ Чиргвин, Ричард (28 апреля 2015 г.). "НАСА" НЛО "обнаруживает утечку, приземляется в необжитой местности Австралии: полет на воздушном шаре сверхвысокого давления прекращен, через 32 дня после запланированного 100-дневного полета". Реестр.
  7. ^ LinkedIn: Встречайте систему полета P-496"". www.linkedin.com. Получено 2019-07-24.
  8. ^ «Площадка НАСА для создания аэростатов длительного действия (LDB) в лагере LDB, станция Мак-Мердо». csbf.nasa.gov. НАСА. Получено 14 июля 2020.
  9. ^ «Кампания НАСА в Антарктиде (IV)». stratocat.com. Stratocat.com. Получено 14 июля 2020.

внешняя ссылка