热气球是怎么飞起来的(原理)?

热气球是怎么飞起来的(原理)?,第1张

气球飞行是根据热空气密度比冷空气密度小,相同体积热空气比冷空气轻而产生浮力的原理,把球囊内的空气加热,当空气受热膨胀后,比重会变轻,热空气会升到冷空气上方,热空气比冷空气轻,因为单位体积热空气的质量较小,使其变轻产生浮力热,就可以使气球载重升空。

用开燃烧开关的间隔时间长短,调整球囊温度来控制热气球的上升和下降,利用不同高度层的风向来控制和调整自己的前进方向,热气球不能主动改变方向,它的飞行速度与风速相同。要保持气球上升,需要不断加热空气,气球中的空气冷却时,驾驶员可以通过点燃燃烧器来重新加热空气。

热空气不会气囊底部的开孔中逸出,因为浮力会使其上升。如果驾驶员持续点燃喷射的气体燃料,气球将持续上升,但存在一定的高度限制,因为空气最终变得过于稀薄,以致于浮力太弱而不足以抬升气球。浮力等于气球所排开空气的重量,因此通常大型气囊的上升高度限制要高于小型气囊。

现代热气球通过燃烧丙烷加热空气,丙烷压缩液化后储藏在气球吊篮中的轻型气瓶内。进气管接在气瓶底部,以便从气瓶中抽出液体。丙烷在气瓶中高度压缩,所以它能迅速通过进气管流入加热盘管。加热盘管简单来说就是一段盘绕在燃烧器周围的线圈上的钢管系统。

气球驾驶员启动燃烧器时,丙烷以液态形式流出,并用长明小火点燃。随着火焰燃烧,周围管道系统中的金属受热升温,就会加热流经管道的丙烷。这样丙烷在点燃前从液态变为气态。气态丙烷可以产生更强烈的火焰,并使燃料更高效地燃烧。

现在热气球的气囊由长条状的尼龙三角帆布条制成,中间使用缝合线加固。从气囊底部延伸到顶部的三角帆布条是由大量小片的气囊片组成的。尼龙非常适合用于热气球,因为它不但材质轻,而且相当结实,同时熔点也较高。气囊底部的尼龙裙摆表面涂有特殊的防火材料,以防止火焰点燃气球。

气球上升到一定高度后,气球不断膨胀,密度小于周围大气,重力大于浮力,开始下降。密度不断变大,重力小于浮力后又开始上升。如此气球在一定高度往复上升下降。但由于空气阻力,它最后会静止在一定高度。

气球升空的原理:球囊内空气被加热后密度变小,质量轻于球囊外相同体积的冷空气,于是球囊产生浮力而升空(像冰块在水中上浮一样)。对航空器而言,我们把这一浮力叫做升力。

比如一个标准的AX—7级的热气球,它的球囊体积为2180立方米(77000英尺3),在海平面气温15℃时,该球囊内空气总质量为2670公斤。燃烧器将球囊内空气加温时,囊内空气膨胀,密度变小,膨胀后多余的空气从气球底口排出。

囊内2180立方米的热空气达到100℃时,质量变为2070公斤,比相同体积的冷空气(15℃)轻了600公斤,此时气球产生了600公斤的升力。如果气球飞行总质量小于600公斤,气球就可以上升了。

一般热气球的飞行、升降跟球体内的温度有关系,气温越高的话,气球浮力则越大,气球就会飞速的上升,如果球体内部的气温慢慢下降后,热气球就会慢慢下降,飞行员在吊篮内部控制,燃烧器的开关在他们的掌握当中,随时调整着气囊内部的温度,让热气球能够更好的飞行,下降。

另外,高空和低空风速、风向都会存在差别,一定要了解这些知识,保持在一个风层飞行的话,就能够很快飞行到某个目标。

扩展资料:

热气球飞行,影响安全的因素主要有5个方面:

一是气象条件,其中主要是风速不能超过4米/秒;

二是地理环境;

三是器材是否达到适航标准;

四是技术,驾驶员是否通过技术考核;

五是驾驶员的安全意识。

注:最重要的是安全意识,最难把握的也是安全意识,因为这全凭驾驶者主观掌握。尽管在培训和每次操作前,教练员都会反复强调,但仍出现了部分驾驶员掉以轻心的现象。

人民网——热气球非常安全 前提是安全意识加规范操作

——热气球

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