Balony latające
280-220 p.n.e. Są świadectwa użycia bezzałogowych balonów na ogrzane powietrze do sygnalizacji wojskowej w Chinach, w epoce Trzech Królestw. Były to latarnie powietrzne, zwane kongming, stosowane później wielokrotnie, m.in. przez Mongołów w bitwie pod Legnicą. Nie ma bezpośrednich dowodów, że Chińczycy przeprowadzili lot balonu na nagrzane powietrze z załogą ludzką, ale są poszlaki, że mogło to mieć miejsce.
1709 Pierwszej udokumentowanej próby z modelem podobnym co do zasady do znanego dziś balonu wypełnionego gorącym powietrzem dokonał nadworny kapelan portugalskiego króla Jana V - Bartholomeo Lourenço de Gusmăo (1).
1782-83 Pierwszy balon, sporządzony z papieru i płótna, napełniony gorącym powietrzem, wypuścili w powietrze w grudniu 1782 roku w Annonay dwaj Francuzi, bracia: Joseph Michel i Étienne Jacques Montgolfier (2). Ich aerostat o średnicy około dwunastu metrów, nazwany Ad Astra (ku gwiazdom), przeleciał prawie 2,5 km, wznosząc się na wysokość około 1,8 kilometra.
Uszyta przez braci Mongolfier kula miała otwór na dole, pod którym rozpalono ogień, płonący w ognisku ułożonym w przypominającym łódkę pojemniku przyczepionym do kuli. Udaną próbę lotu bracia powtórzyli kilka miesięcy później w obecności króla Ludwika XVI, dworu i wielu znakomitych widzów. Do balonu przyczepiono klatkę z kaczką, kogutem i baranem. Widowisko trwało zaledwie parę minut, bo rozdarła się powłoka balonu i ten naturalnie opadł, ale łagodnie, dlatego nikomu nie stało się nic złego.
21 listopada 1783 r. fizyk Jean-François Pilâtre de Rozier został pierwszym człowiekiem na świecie, który wzniósł się nad ziemię na wysokość tysiąc metrów balonem typu Montgolfier. W 1785 został pierwszą ofiarą katastrofy powietrznej. W trakcie próby przelotu nad kanałem La Manche balon hybrydowy wypełniony powietrzem i wodorem po 15 minutach od startu zapalił się i spadł z 500 metrów.
1783 Opierając się na pracach Roberta Boyle'a, Henry’ego Cavendisha i Tyberiusza Cavalla Francuz Jacques Charles zaprojektował balon napełniony wodorem i wypuścił go 27 sierpnia 1783 roku w Paryżu. Balon opadł pod miastem, gdzie ludność sądząc, że ma do czynienia z jakimś smokiem piekielnym, rozszarpała go na drobne kawałki. Ten typ balonu był pierwotnie nazywany charlierem (pol. szarlierem), zaś balon na ogrzane powietrze - montgolfierem. W grudniu 1783 sam poleciał balonem wodorowym, którego powłoka z gumowanej tkaniny opleciona była siatką, na której zawieszony był kosz; w powłoce znajdowała się klapa umożliwiająca wypuszczanie z niej gazu podczas lotu. Wyposażony był również w balast i barometr służący do pomiarów wysokości wzniesienia.
1785 Jean-Pierre Blanchard przelatuje balonem nad kanałem La Manche.
1794 Armia Republiki Francuskiej używa balonów obserwacyjnych na uwięzi, które, ułatwiając śledzenie ruchów wojsk nieprzyjacielskich, przyczyniły się do zwycięstwa pod Fleurus.
1797 W Paryżu, nad park Monceau wzlatuje balon na wysokość 700 metrów, po czym baloniarz dokonuje pierwszego w historii skoku ze spadochronem z gondoli.
1836 Pierwszy lot balonem dalekiego zasięgu. Wielki Balon Nassau (2407 metrów sześciennych) pilotowany przez brytyjskiego miłośnika balonów Charlesa Greena przelatuje 800 km z Londynu do Weilburga w Niemczech w ciągu 18 godzin (3).
1852 Baloniarze szukali sposobów kontrolowania kierunku lotu balonu i skutecznej nawigacji. Pierwszy sterowany balon (później zwany sterowcem) został oblatany przez Henrie'go Giffarda w 1852 roku. Przeleciał ok. 27,5 km z Paryża do Élancourt z prędkością ok. 8 km/h. W 1855 Giffard skonstruował następny model sterowca, który jednak uległ wypadkowi.
1870 Balony na gorące powietrze są wykorzystywane do obserwacji wojskowych podczas wojny francusko-pruskiej. W jej trakcie jeden z francuskich ministrów podjął dramatyczną ucieczkę balonem z oblężonego Paryża.
1872 Paul Haenlein wykonał lot balonem (na uwięzi) wyposażonym w czterocylindrowy silnik Lenoira o mocy 5 KM przy prędkości obrotowej 40 obr/min.
1898-1901 Pierwszym swobodnie latającym sterowcem był zasilany przez wewnętrzny silnik spalinowy Alberto Santos-Dumont. Jednak pierwsza konstrukcja nie była zbyt udana. Sukces przyniósł Santosowi-Dumontowi sterowiec No. 6 skonstruowany w 1901, którym 19 października 1901 wystartował z parku w Saint-Cloud, okrążył wieżę Eiffla (4) i powrócił w czasie poniżej pół godziny. Przelot ten przyniósł mu wielką sławę i Nagrodę Deutscha de la Meurthe w wysokości 100 tysięcy franków, z czego połowę oddał na pomoc dla biednych. Od 1903 Santos-Dumont prowadził komercyjne loty swoich sterowców nad Paryżem z bazy lotniczej w Neuilly.
1900 Ferdinand Graf von Zeppelin, niemiecki generał, inżynier i konstruktor lotniczy, buduje pierwszy udany sterowiec o konstrukcji szkieletowej, dokonując nim 12-godzinnego przelotu pomiędzy Szwajcarią a Bawarią.
Od 1910 do 1914 sterowce spółki Zeppelin zaliczyły bezwypadkowe przeloty pasażerskie na długości około 160 000 km, zaś od 1913 wchodziły do wyposażenia armii. Zwane powszechnie na cześć swego konstruktora "zeppelinami" sterowce dokonały podczas I wojny światowej (5) nalotów bombowych m.in. na Antwerpię, Liège, Warszawę, Paryż, Londyn, Neapol, Humberside, wschód Anglii, Tyneside oraz prowadziły loty rozpoznawcze.
1914 Balon na gorące powietrze "Berliner" przelatuje 3052 km z Bitterfield w Niemczech do Permu w Rosji.
1931 Auguste Antoine Piccard, szwajcarski badacz, we wczesnych latach 30. XX wieku opracował podstawowe założenia konstrukcji batyskafu, jednak wówczas niezrealizowane. Na podstawie tych założeń skonstruował w 1930 balon stratosferyczny (6). Na cześć głównego sponsora, Belgijskiego Narodowego Funduszu Badań Naukowych, balon nazwano "FNRS". 27 maja 1931 r. Piccard wraz z Paulem Kipferem, wznosząc się z Augsburga, osiągnął rekordową wysokość 15 785 metrów, dokonując w czasie lotu wielu ważnych pomiarów dotyczących atmosfery i promieniowania kosmicznego. Profesor Piccard wykonał jeszcze 26 lotów stratosferycznych, osiągając maksymalną wysokość 23 000 metrów.
1937 Podczas cumowania na lotnisku w Lakehurst w stanie New Jersey w USA dochodzi do wybuchu sterowca LZ 129 "Hindenburg" (7), po którym to wydarzeniu zaniechano użytkowania tego rodzaju statków powietrznych. Ten niemiecki sterowiec pasażerski, największy w historii (wraz z bliźniaczym LZ-130 "Graf Zeppelin II"), miał długość 245 m i średnicę 41 m; mieścił 200 000 m³ wodoru w 16 zbiornikach. Napędzały go cztery silniki diesla o mocy 1200 KM każdy. Osiągał prędkość maksymalną 135 km/h. "Hindenburg" mógł przewozić 72 pasażerów (50 w rejsie transatlantyckim) oraz 61 osób załogi.
1940-45 Podczas II wojny światowej Brytyjczycy zastosowali balony do osłony Londynu przed bombardowaniami. Nie zawsze były one skuteczne, gdyż np. niemieckie bombowce Heinkel He 111 miały zbyt wysoki pułap lotu, by się ich obawiać. Niemniej, niektóre pociski V-1 zostały zniszczone dzięki tym osłonowym balonom.
Lata 60. XX wieku Renesans popularności balonów na ogrzane powietrze. Nastąpiło to po tym, jak do ogrzewania powietrza zaczęto używać palników zasilanych propanem.
1961 Amerykanin Malcolm D. Ross wraz z nawigatorem Victorem A. Pratherem na pokładzie balonu "Lee Levis Memorial" wznoszą się na wysokość 34 668 metrów. Balon startował z pokładu okrętu marynarki wojennej USS "Antietam" w Zatoce Meksykańskiej. Jest to do dziś absolutny rekord wysokości załogowego lotu balonowego.
1978-2015 Ostatnie dekady to czas imponujących baloniarskich rekordów. W 1978 Ben Abruzzo, Maxie Anderson i Larrry Newman w balonie "Double Eagle II" biją rekord długości lotu konstrukcji napełnionej helem, lecąc bez przerwy przez 137 h 5 min 50 s. Z kolei rekord odległości - 8383 km - od 1981 r. należał do 4-osobowej załogi "Double Eagle V". Byli to Ben Abruzzo, Larry Newman, Ron Clark i Rocky Aoki.
Na początku 2015 r. Amerykanin Troy Bradley i Rosjanin Leonid Tiuchtiajew pobili oba stare rekordy świata odległości i długotrwałości lotu balonem gazowym. Ich balon "Two Eagles", wypełniony helem, wystartował z prefektury Saga w Japonii. Nad Pacyfikiem lecieli 6 dni 16 godzin i 37 minut (160 h 37 min) i przelecieli w tym czasie 10 696 km, wodując 6 km od wybrzeża Meksyku.
1987 Pierwszy transatlantycki lot balonem na gorące powietrze. Richard Branson i Per Linstrand przelatują nad Atlantykiem balonem "Virgin Atlantic Flyer", największym w historii na 65129 metrów sześciennych. Balon pokonuje 24640 km w rekordowym czasie 33 godzin i osiąga prędkość ponad 209 km/h. Ta sama załoga cztery lata później przelatuje balonem na ogrzane powietrze nad Pacyfikiem, pokonując 10720 km.
1999 Bertrand Piccard (Szwajcaria) jako pilot i Brian Jones (Wielka Brytania), nawigator, podczas lotu balonem "Breitling Orbiter" dookoła Ziemi pobili rekordy dystansu lotu bez lądowania - 40814 km, czas trwania lotu - 477 godzin 47 minuty oraz szybkości okrążenia Ziemi - 370 godzin 24 minuty.
2002 Steve Fossett jako pierwszy okrąża kulę ziemską w samotnym locie balonem (8). Wcześniej, w 1995 r. był pierwszym człowiekiem, który samotnie przeleciał balonem nad Pacyfikiem. Wystartował w Northam, w Australii Zachodniej, 19 czerwca 2002, by powrócić na ten kontynent, lądując w Queensland 3 lipca 2002 roku. Znajdował się w powietrzu 14 dni. Jego balon poruszał się z prędkością ok. 250 km/godz. Była to szósta próba samotnego okrążenia Ziemi, podjęta przez Fossetta.
2005 Vijaypat Singhania ustanawia rekord wysokości lotu balonem na ogrzane powietrze, wznosząc się na 21 290 m w ogromnym balonie o wysokości ponad 50 metrów, wyposażonym w szczelną kabinę ciśnieniową.
Typy balonów
Balony gazowe
W balonach gazowych stosuje się gazy lżejsze od powietrza, takie jak hel i wodór. Niekiedy używane jest podgrzewanie gazu. Powłoka balonu gazowego wykonana jest z pokrytej gumową warstwą tkaniny (bawełny, jedwabiu lub tkanin syntetycznych). Jest ona opleciona siatką, której końce mocowane są do obręczy nośnej - do obręczy podwieszony jest kosz. W górnej części powłoki umieszczona jest tzw. klapa nawigacyjna, służąca do wypuszczania gazu. Wzrost wysokości lotu następuje po wyrzuceniu balastu. Jego funkcję spełniają worki z piaskiem i wodą, które mocowane są do obręczy balonu. Obniżenie lotu uzyskuje się poprzez wypuszczenie gazu przez klapę. Tego rodzaju balony są kosztowne w obsłudze.
Balony na ogrzane powietrze
Balon składa się z gondoli (kosza), w której siedzi załoga, palnika oraz powłoki w kształcie kuli lub innym kształcie (spotyka się dziś bardzo fantazyjne konstrukcje). Do pierwszych balonów tego typu stosowano papier, co było dość niebezpieczne.
Dziś używa się bardzo wytrzymałych i niepalnych tkanin poliestrowych. Do newralgicznej dolnej części powłoki, która osłania płomień z palnika podgrzewającego, stosuje się nomex, tkaninę opracowaną przez NASA dla potrzeb lotów kosmicznych. Za to kosz wciąż wykonywany jest przeważnie z wikliny. Wysokość lotu reguluje się, podgrzewając powietrze wewnątrz powłoki, za pomocą palników, których moc sięga nawet 2500 kW! Zasilane są one propanem z dużych butli (nawet 80-litrowych) o wytrzymałej konstrukcji. Na godzinę lotu palniki zużywają około 30 kg propanu. Do napełnienia powłoki przed startem stosuje się dmuchawy zimnego powietrza (dla oszczędzania gazu i zabezpieczenia powłoki balonu przed spaleniem), a napełnienie powłoki ciepłym powietrzem następuje tuż przed startem.
Sterowce
Lżejsze od powietrza balony wyposażone są w okład napędowy i sterowania. Sterowce dzielą się na:
- Szkieletowe - ze szkieletem kadłuba wykonanym dawniej z drewna, dziś z duraluminium, pokryte specjalną powłoką, powlekaną od zewnątrz substancjami zapewniającymi dużą gładkość powierzchni oraz odporność na promieniowanie słoneczne i wilgoć.
- Półszkieletowe - rozwiązania pośrednie między sterowcem szkieletowym a ciśnieniowym. Wyróżniają się zastosowaniem kratownicy, umieszczonej wzdłuż dolnej części powłoki, usztywniającej sterowiec, zmniejszając jego podatność na odkształcenia w locie, co zdarza się w przypadku sterowców ciśnieniowych.
- Ciśnieniowe - odmiany sterowców, których powłoka utrzymuje kształt dzięki nadciśnieniu gazu nośnego. W zależności od temperatury i wysokości lotu gaz nośny zmienia swoją objętość, co wpływa na zmianę kształtu powłoki. Również napór powietrza może wywierać podobny wpływ. Aby temu zapobiec, w sterowcach ciśnieniowych stosuje się balonety, których objętość można, w miarę potrzeby, zmieniać przez tłoczenie do nich powietrza za pomocą dmuchaw lub niekiedy przez ciśnienie dynamiczne strumienia zaśmigłowego. W ten sposób kształt zewnętrzny sterowca nie ulega zmianie.
Zależnie od techniki lotu i zastosowania rozróżnia się również następujące kategorie balonów:
- balony wolne - niezakotwiczone, przemieszczające się z wiatrem, a wśród nich:
- balony meteorologiczne,
- balony stratosferyczne; - balony na uwięzi, wśród których występują:
- balony obserwacyjne,
- balony zaporowe,
- do szkolenia skoczków spadochronowych,
- balony widokowe.
M. U.
