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热气球升空原理(热气球：人类最古老的飞行器，是它把人类第一次带向天空)

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

气球是人类历史上最早的飞行器，比飞机的发明早了100多年。到目前为止,有超过20000个世界上的热气球。在欧洲、美国和其他发达国家，热气球几乎每天都在使用。

从孔明灯到载人热气球

世界上最古老的“热气球”是孔明灯，它出现在古代中国。它至少有1000年的历史。在那个时候，人们用竹篾绑成方框，然后在上面贴纸来做灯笼。然后他们点燃下面托盘上的松节油，上升的烟雾会把灯笼升到空中。这种纸灯用于军事联络，又称孔明灯。它在人民中广泛传播。到目前为止，孔明登的飞行活动仍在继续，但其意义在过去已不再用于交流，而是成为一种祈福许愿的民俗，成为中国传统文化的一部分。

与今天的热气球相比，孔明灯的工作原理非常相似：当空气被加热和膨胀时，密度会变小，从而推动物体上升。可见，孔明登是最原始的热气球。然而，孔明灯不能载人。

可以载人驾驶的热气球的发明者是法国的蒙菲尔兄弟。当燃烧物体时，会冒出滚滚浓烟，在火上烤的衣服可以被火发出的热气提起来，这启发了热气球的想法。

早在1782年，蒙格费尔兄弟开始制作热气球。从1782年到1783年上半年，他们制作了几个气球模型用于发射试验。1783年6月，孟戈菲兄弟用亚麻和制作了一个800立方米的热气球，气球下面燃烧的是稻草，这样热气球就可以起飞了。他们认为浓烟有助于气球起飞，并在稻草上特别添加了一些湿布和腐肉。浓烟弥漫气球后，气球升空近百公里，距离2000米远。

同年9月19日，兄弟俩在法国国王和大臣面前，将一个直径为12米、高度为26米、由亚麻漆布制成的1400立方米热气球升到500米的高空。气球在空中飞行了8分钟4000米，然后降落在巴黎郊区。这一次的飞行为人类乘坐热气球起飞树立起了非常大的信心。

1783年11月21日，蒙格费尔兄弟将他们精心制作的2200立方米的热气球放入巴黎市中心，并邀请了两个法国青年乘坐。气球升空1000米，飞行25分钟，飞行10公里，创造了人类历史上的第一次。这次飞行比莱特兄弟的飞机早了120年。

在蒙菲尔兄弟研究热气球的同时，法国物理学家雅克·查尔斯也在研究氢气球。1783年8月27日,查尔斯释放氢气气球直径近四米。它飞行了45分钟，在25公里外漂浮并着陆。1783年12月1日，查尔斯亲自驾驶他的氢气球和M.N.罗伯特。他们飞行了两个小时，飞行了36公里。热气球和氢气球的连续载人飞行成功地创造了人类在气球中起飞的历史。

1785年6月5日，j.f.p.Rozier，第一批人类发射物之一，和一家制造商联合开发了一种热气和氢气混合气球。不幸的是，在第一次试飞中，气球在空中着火并坠毁，导致罗兹尔死亡。现代飞行中使用的混合气球被命名为“罗齐尔气球”，以纪念这位勇敢的先驱。

走向现代应用

在其发明170多年后，由于材料和燃料的原因，热气球很难普及。直到1956年4月15日，安全气囊的加热问题才最终得到解决。当天，美国人詹姆斯·康托在装有新丙烷燃烧器的热气球上成功飞行了26分钟。后来，气球材料被美国军用降落伞采用尼龙布，重量轻，强度高。新型燃料和球形材料为热气球的发展提供了广阔的前景。

1960年10月21日，第一个现代材料热气球(称为现代气球)在美国成功飞行。现代热气球的出现极大地促进了热气球的应用和普及。1966年，第一个现代热气球出现在欧洲。此后，该活动迅速普及。

1973年，第一届世界热气球锦标赛在美国新墨西哥城举行。从那时起，比赛每两年在世界各地举行一次。国际航空联合会也有不同类型和水平的热气球飞行的世界纪录，如起飞高度、持续时间、飞行距离等。

1999年3月20日，瑞士飞行员Pictell和英国飞行员Jones驾驶“Centennial”3号混合动力热气球飞行19天21小时47分钟，飞行距离40814公里，实现了不着陆的全球探索飞行。2002年7月2日，美国飞行员史蒂夫·福赛特完成了全球首创的单人热气球飞行30299公里。

热气球靠什么飞起来

热气球主要由气囊、加热空气的燃烧器和运载人或物品的篮子组成。

安全气囊由高强度尼龙或聚酯布制成。虽然这种材料薄而轻，但它很结实。燃烧器是热气球的核心。主燃烧器点火时，火焰高度可达2~3M，

迅速加热安全气囊内的空气以产生升力。点火燃烧器是主燃烧器的点火器，保持在不被风吹灭的状态。这篮子是用藤条做的，用来垫平台。它就像座舱，用来运载飞行员、乘客、燃料瓶和飞行仪器，如温度计、高度表和升力表。此外，热气球通常配备两套燃烧系统，以防止在空气中发生故障。热气球的常用燃料是丙烷或液化石油气。气瓶固定在篮子里。一个热气球可以携带80公斤的液体燃料。

热气球利用热空气来产生浮力。他们通过机载加热器调节气囊内空气的温度来控制气球的上升和下降。虽然热气球被称为飞机，但它不能像飞机一样自由地飞行。飞行员只能控制气球改变高度。热气球的升降与热气球内部的温度有关。当球内温度较高时，气球的浮力增大，气球上升;随着球内的空气冷却，气球产生的浮力小于其自身重量，气球就会下降。飞行员控制气囊内的空气开关，调节气囊内的温度，然后控制气球的上升和下降。

此外，高空和低空之间的风速和风向也存在差异。在地面附近，受地形和建筑物的影响，风向将发生变化，风速将显著降低。如果你在早上或晚上从地面飞到空中，风向可能每隔几米或十几米就有明显的变化，有时风向甚至相反。飞行员在空中不同高度体验不同的风向，然后操纵气球上升或下降到所需的风向高度，并在该风层保持飞行，从而达到飞行到某一目标的目的。简单地说，无论风吹到哪里，气球都会飞；风速有多快，气球就可以飞得多快。

由于风速、风向、气压等因素对热气球飞行的综合影响，热气球飞行过程中存在许多不确定性。因此，对飞行员的技术要求非常高。

乘坐热气球的最佳时间是在日出或日落前一两个小时，因为气流非常稳定。强风和大雾对热气球有害。根据规定，只有当风速小于6米/秒，能见度大于1500米，飞行空域内无降水时，才能自由飞行。要想让气球环游世界，最重要的因素是气候。每年的12月和1月，北半球上游河流的最高速度达到一年中的最高速度，最高速度可达400公里每小时。所以飞行员通常会在冬天进行环球飞行。

除了观光，还能做什么

对于舰队预警:将雷达系统的天线部分连接到一个热气球上，然后气球被绑在船的大桅杆上。没有电，你可以从很远的地方看到所有的方向。

气象观测

它由橡胶或塑料制成，充满氢、氦和其他比空气轻的气体。它可以携带仪器进入空中进行高空气象观测。大型非膨胀塑料薄膜气球广泛应用于边界层探测、全球定高水平探测和平流层探测试验。

军事用途

对于舰队预警：将雷达系统的天线部分装在热气球上，然后将热气球绑在军舰的大桅杆上。你可以在没有电源的情况下从远处看到所有方向。

指示潜艇攻击目标：在距离敌人200公里处放置一个气球锁定目标，可以指示鱼雷或巡航导弹的目标。

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