منطاد

الطيران الهوائي

علاوةً على ذلك، الطيران الهوائي هو مصطلح قديم استعمل للإشارة إلى ركوب البالونات وتصميم وتشغيل وملاحة المركبات الأخف من الهواء. نشر في عام 1785 كتابه "تاريخ وممارسة الطيران الهوائي". كما صدرت عدة كتب أخرى حول هذا الموضوع، من بينها أعمال . علاوةً على ذلك، ألّف الكاتب المسرحي مسرحية بعنوان "الطيران الهوائي".

الأنواع

في هذا الإطار، أجريت تجارب على غازات أخرى مثل الأمونيا والميثان، لكنها لم تكن شائعة نظرًا لانخفاض قدرتها على الرفع ومخاطرها.

إضافةً إلى ذلك، الهيدروجين: استعمل على نطاق واسع، لكن قلّ استخدامه بعد كارثة "هيندنبورغ" بسبب قابليته الشديدة للاشتعال.

من جانب آخر، بالون روزييه: يجمع بين غاز الرفع الساخن وغير الساخن داخل أكياس منفصلة، ويُستعمل في الرحلات طويلة المسافة وتسجيل الأرقام القياسية، مثل الدوران حول العالم. ورغم فعاليته في بعض المهام، إلا أنه نادر الاستخدام.

في هذا الإطار، بالون الهواء الساخن: يعتمد على تسخين الهواء داخل الغلاف لتوليد قوة الرفع، ويعد الأكثر شيوعًا في الاستخدام، خاصة في الأنشطة الترفيهية.

وفي هذا الصدد، غاز الفحم: استعمل بكثرة في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، رغم أن قوة رفعه أقل من الهيدروجين، إلا أنه كان متاحًا ورخيصًا.

وفي السياق ذاته، يُعد البالون أبسط آلة طيران من حيث المفهوم. فهو يتكون من غلاف مصنوع من القماش يُملأ بغاز أخف من الهواء المحيط، مما يسمح له بالارتفاع بسبب انخفاض كثافته الكلية مقارنة بالغلاف الجوي. وعادةً ما يكون هناك سلة أو عربة متصلة بأسفله لنقل الركاب أو الحمولة. ورغم عدم امتلاكه لنظام دفع، يمكن التحكم جزئيًا في اتجاهه من خلال تغيير الارتفاع للعثور على تيارات هوائية مناسبة.هناك ثلاثة أنواع رئيسية من البالونات:

من جانب آخر، لا يزال كل من بالون الهواء الساخن وبالون الغاز مستعملًا على نطاق واسع، إذ تتميز بالونات الهواء الساخن بتكلفتها المنخفضة وبساطة تصنيعها، مما يجعلها شائعة في رياضة ركوب البالونات.

وعلى صعيد آخر، بالون الغاز: يتم ملؤه بغاز ذو وزن جزيئي أقل من الهواء المحيط، يعمل أغلبها عند ضغط يساوي الضغط الجوي، لكن بعض الأنواع، مثل بالونات الضغط الفائق، تحتفظ بالغاز بضغط أعلى للحد من فقدانه أثناء النهار. تستعمل عدة أنواع من الغازات في بالونات الغاز، منها:

من جانب آخر، الهيليوم: الغاز الأكثر استخدامًا في الوقت الحالي في المناطيد وأغلب البالونات المأهولة، بفضل أمانه العالي.

DJ's Zeppelin page

في هذا الإطار، "Illustrations of the Five Major Types of Lighter-Than-Air-Aircraft" Popular Mechanics, June 1930

بالونات الهواء الساخن

وفي السياق ذاته، أما أول رحلة مأهولة مربوطة فقد أجريت باستخدام بالون الأخوان مونتغولفييه الأكبر في 15 أكتوبر 1783، بينما كانت أول رحلة حرة له في 21 نوفمبر 1783.

من جهة ثانية، يُعتبر بالون الهواء الساخن أول وسيلة طيران مأهولة تعتمد على تسخين الهواء لتوليد قوة الرفع. صنعه الأخوان جوزيف وإتيان مونتغولفييه لأول مرة في مدينة أنوناي في فرنسا عام 1783. وكانت أول تجربة مأهولة له في 19 سبتمبر 1783، حيث حمل خروفًا وبطة وديكًا لاختبار تأثيرات الطيران على الكائنات الحية.

بالون روزييه

ومن ناحية أخرى، لم يتمكن الباحثون من تطوير التكنولوجيا اللازمة لتشغيل هذا النوع من البالونات بأمان حتى الثمانينيات، حيث تم استخدام الهيليوم غير القابل للاشتعال كغاز رفع، ما جعل الكثير من التصميمات الحديثة تنجح في القيام برحلات طويلة المدى.

وفي السياق ذاته، طور دي روزييه بالون مزدوج يحتوي على كيسين للغاز، وهو ما سُمي بـ "بالون روزييه". كان الكيس العلوي يحتوي على الهيدروجين الذي يوفر الرفع الثابت، بينما كان الكيس السفلي يحتوي على الهواء الساخن الذي يمكن تسخينه أو تبريده بسرعة لتوفير الرفع المتغير، مما يتيح التحكم الجيد في الارتفاع.

إضافةً إلى ذلك، واجهت بالونات الهواء الساخن في البداية صعوبة في البقاء في الجو لفترات طويلة بسبب استهلاكها الكبير للوقود. أما بالونات الهيدروجين المبكرة، فكان من الصعب التحكم في ارتفاعاتها، حيث كان الملاح الجوي قادرًا فقط على تنفيس الغاز أو إسقاط الصابورة عددًا محدودًا من المرات. أدرك بيلاتر دي روزييه أنه لتحقيق رحلة طويلة المدى، مثل عبور القناة الإنجليزية، يجب على الملاح الاستفادة من اتجاهات الرياح المختلفة على ارتفاعات متباينة. ولتحقيق ذلك، كان من الضروري وجود وسيلة للتحكم في الارتفاع مع القدرة على البقاء في الجو لفترة أطول.

من جانب آخر، في عام 1785، حاول بيلاتر دي روزييه الطيران عبر القناة الإنجليزية باستخدام هذا النوع من البالونات، لكن بعد وقت قصير من بدء الرحلة، اشتعل كيس غاز الهيدروجين وتسبب في حادث مميت، مما جعله يُلقب بـ "أول من طار وأول من مات".

تاريخ

ومن ناحية أخرى، ذكرت بالونات الهواء الساخن غير المأهولة في التاريخ الصيني، إذ استعمل تشوغه ليانغ من مملكة شو هان خلال عصر الممالك الثلاث (220-280 م) الفوانيس الجوية لأغراض الإشارات العسكرية. عرفت هذه الفوانيس باسم فوانيس كونغمينغ (Kǒngmíng dēng 孔明灯). نقل الجيش المغولي فكرة فوانيس كونغمينغ من الصينيين، واستعملها في معركة ليغنيتسا أثناء غزوهم لبولندا.

علاوةً على ذلك، في عام 1709، صنع رجل الدين البرازيلي-البرتغالي بالون مملوء بالهواء الساخن وجعله يرتفع داخل غرفة في لشبونة. وفي 8 أغسطس 1709، نجح غوسماو في رفع بالون صغير مصنوع من الورق بواسطة الهواء الساخن لمسافة تقارب الأربعة أمتار أمام الملك جون الخامس والبلاط البرتغالي. كما ادعى أنه صنع بالون أطلق عليه اسم "باسارولا" (الطائر الكبير)، ورفع نفسه من قلعة القديس جورج في لشبونة، هابطًا على بعد نحو كيلومتر واحد. ومع ذلك، لا يزال هذا الادعاء غير مؤكد، على الرغم من وجود سجل لهذه الرحلة في المصدر المستعمل من قبل الاتحاد الدولي للطيران، إلا أن المسافة الدقيقة وظروف الرحلة لا تزال غير واضحة.

• انظر كذلك
• منطاد المراقبة
• منطاد زيبلين 129 هيندينبورغ
• تاريخ المنطادات
• إيروداين
• منطاد بحثي
• طفو
• مرصد محمول جوا
• مراجع
• وصلات خارجية
• Airship resources
• Aerophile web page
• Tactical Aerostats
• Raven Aerostar web page

بالونات الطائرة الورقية

وفي هذا الصدد، يمكن ربط البالون كبديل للطيران الحر، مما يسمح بالإقلاع والهبوط الموثوق به في نفس الموقع. كانت بعض أولى رحلات البالون مربوطة من أجل ضمان السلامة، ومنذ ذلك الحين، أصبح الربط يستعمل لأغراض متعددة مثل المراقبة العسكرية والحواجز الجوية، إلى جانب الاستخدامات الجوية والتجارية.

ومن ناحية أخرى، نظرًا لأن الشكل الكروي الطبيعي للبالون غير مستقر في الرياح القوية، يتم تثبيت البالونات المربوطة للاستخدام في الظروف العاصفة من خلال التشكيل الديناميكي الهوائي وربطها بحبل باستخدام ترتيب رسن. وتسمى هذه البالونات "بالونات الطائرة الورقية".تختلف بالونات الطائرة الورقية عن البالونات الساكنة. حيث تحصل الأخيرة على جزء من قوة رفعها بشكل ديناميكي هوائي.

تطور بالونات الهواء الساخن

ومن ناحية أخرى، في البداية، استعملت بالونات الأخوان مونتغولفييه وقودًا صلبًا لمواقدها، مما جعل تشغيلها غير عملي مقارنة ببالونات الهيدروجين، التي انتشرت بعدها مباشرة. وبسبب ذلك، تراجع استخدام بالونات الهواء الساخن لفترة طويلة.

وفي السياق ذاته، إلا أن هذا النوع شهد إحياءً في خمسينيات القرن العشرين، بفضل التطورات في مواقد الغاز المعبأة التي جعلت تشغيلها أكثر سهولة وأقل تكلفة. واليوم، تُستعمل بالونات الهواء الساخن على نطاق واسع في الرياضات الجوية والترفيه.

آلية الطفو والتحكم في الطيران

إضافةً إلى ذلك، على عكس بالونات الغاز، التي تعتمد على التخلص من أوزان الصابورة (الأوزان المستعملة لتوفير الاستقرار والتحكم في الارتفاع) للتحكم في الارتفاع وتحتاج إلى تسريب متعمد للغاز كي تهبط، يتم التحكم في ارتفاع بالونات الهواء الساخن بسهولة من خلال زيادة أو تقليل قوة الموقد.

وفي هذا السياق، عند تسخين الهواء داخل البالون، يتمدد ويقل وزنه داخل الغلاف مقارنة بالهواء المحيط، مما يؤدي إلى ارتفاع البالون. ويبقى البالون في الجو طالما أن الموقد يظل مشتعلًا لتسخين الهواء باستمرار.

استخدامات وأنواع غازات الرفع

وعلى صعيد آخر، تنقسم بالونات الغاز إلى نوعين رئيسيين، الأول هو بالونات الضغط الصفري، وهو الشكل التقليدي لبالونات الغاز. تنفخ هذه البالونات جزئيًا قبل الإطلاق، بحيث يكون ضغط الغاز داخلها مساويًا للضغط الجوي الخارجي. وعند الصعود، يتمدد الغاز داخل البالون، مما يؤدي إلى انتفاخ غلافه. أثناء الليل، يبرد الغاز داخل البالون وينكمش، ما يتسبب في هبوطه. وللحفاظ على الارتفاع، يتم إطلاق الغاز الزائد عند الصعود المفرط، أو إلقاء الصابورة عند الهبوط الزائد، لكن فقدان الغاز والصابورة يحدّ من مدة الطيران إلى بضعة أيام فقط.

وفي هذا السياق، أما النوع الثاني، فهو بالونات الضغط الفائق، التي تمتلك غلافًا غير مرن وقوي، ما يسمح لها بالاحتفاظ بضغط أعلى من الضغط الخارجي. وتظل هذه البالونات ثابتة الحجم على وجه التقريب، مما يمنع الحاجة إلى إطلاق الغاز أو إسقاط الصابورة. وتتميز بإمكانية التحليق لعدة أشهر دون فقدان كبير للغاز، على عكس بالونات الضغط الصفري. وتنتهي مهمة هذه البالونات عادةً بأمر تحكم أرضي لفتح الغلاف وإنزال الحمولة، وليس بسبب تسرب الغاز.

من جهة ثانية، استعمل غاز الفحم المعروف باسم غاز المدينة المصنّع في القرن التاسع عشر لملء البالونات، نظرًا لكونه أرخص تكلفة وأكثر توفرًا من الهيدروجين، رغم أن قوة رفعه كانت تساوي نصف قوة الهيدروجين. أما اليوم، فتُستعمل بالونات الغاز بشكل رئيسي في التطبيقات العلمية، حيث تُملأ عادةً بالهيليوم، كونه غير قابل للاشتعال، رغم أن الهيدروجين يظل الأكثر كفاءة من حيث قوة الرفع. وباستثناء بعض الحالات، فإن أغلب هذه البالونات تكون غير مأهولة.

التطبيقات العلمية والاستخدامات المتقدمة

علاوةً على ذلك، تُستعمل البالونات عالية الارتفاع في الأبحاث العلمية، مثل بالونات الطقس، أو في التصوير الفضائي، حيث تصل إلى ارتفاعات تزيد عن 100,000 قدم (30.5 كم). وغالبًا ما تكون هذه البالونات مصممة للانفجار عند ارتفاع معين، حيث تُطلق مظلة تحمل المعدات بأمان إلى الأرض. كما أن هناك تقنية أخرى تُعرف بالطيران باستخدام البالونات المتعددة، حيث يتم الاعتماد على مجموعة من البالونات الصغيرة المملوءة بالغاز، بدلاً من بالون واحد كبير.

بالونات الغاز

وفي هذا السياق، يُعتبر البروفيسور جاك شارل أول من صنع بالونًا مأهولًا يعتمد على غاز الهيدروجين للطفو، حيث تم إطلاقه في 1 ديسمبر 1783، أي بعد أقل من شهر من رحلة الأخوين مونغولفييه. تمتاز بالونات الغاز بقدرتها على توليد قوة رفع أكبر مقارنة بحجمها، مما يجعلها أصغر حجمًا من بالونات الهواء الساخن، إضافةً إلى قدرتها على البقاء في الجو لفترات أطول. لهذا السبب، هيمنت هذه البالونات على رياضة ركوب البالونات لما يقارب 200 عام.