Введение

Полеты на воздушных шарах – это развлекательный и соревновательный вид спорта, заключающийся в полетах на воздушных шарах. Привлекательные стороны полетов на воздушном шаре включают в себя исключительную тишину (за исключением моментов работы горелок), отсутствие ощущения движения и панорамный вид с высоты птичьего полета. Поскольку воздушный шар движется вместе с направлением ветра, пассажиры практически не ощущают ветра, за исключением кратковременных периодов во время полета, когда шар поднимается или опускается в воздушные потоки с другим направлением или скоростью. Международная федерация аэронавтики (FAI) признала полеты на воздушных шарах самым безопасным видом воздушного спорта, а смертельные случаи в результате аварий с воздушными шарами, согласно статистике Национального совета по безопасности на транспорте (NTSB), редки.

Первый пилотируемый полет

Первый задокументированный случай использования воздушного шара для перевозки пассажиров, основанный на принципе подъёмной силы горячего воздуха, был осуществлён братьями Жозефом Мишелем и Жаком Этьеном Монгольфье в Анноне, Франция. После экспериментов с беспилотными шарами и полётов с животными, 19 октября 1783 года в Фоли Титон в Париже состоялся первый привязанный полёт с людьми на борту: учёный Жан Франсуа Пилатр де Розье, управляющий производством Жан Батист Ревельон и Жиро де Виллетт. Первый свободный полёт с человеческими пассажирами состоялся 21 ноября 1783 года. Король Людовик XVI первоначально предписал, что первыми пилотами должны быть осуждённые преступники, однако де Розье вместе с маркизом Франсуа д’Арландом успешно добились права совершить этот полёт.

Современное возрождение

Современное воздухоплавание на воздушных шарах зародилось в 1960 году, когда Эд Йост запустил воздушный шар с новым нейлоновым оболочкой и пропановой горелочной системой собственной разработки. Первый воздушный шар Йоста был без корзины, с одним лишь сиденьем для пилота, но уже через несколько лет он и другие энтузиасты создали шары, подобные тем, что используются сегодня. В настоящее время воздушные шары используются преимущественно для отдыха и развлечений. Согласно данным обследования общей авиации FAA, в 2012 году в Соединенных Штатах насчитывалось около 2300 частных воздушных шаров и около 495 коммерческих операторов, предлагающих полеты на воздушных шарах. Полеты на воздушных шарах доступны во многих местах по всему миру и особенно популярны в туристических регионах. На фестивалях воздушных шаров в воздух одновременно поднимаются десятки шаров, дополняемые различными развлечениями. Горячевоздушные шары способны подниматься на экстремальные высоты. 26 ноября 2005 года Виджайпат Сингания установил мировой рекорд высоты полета на воздушном шаре, взлетев из центра Мумбаи, Индия, и приземлившись в Панчале, южнее. Предыдущий рекорд, установленный Пером Линдстрандом 6 июня 1988 года в Плано, штат Техас, составлял [значение предыдущего рекорда отсутствует в оригинале]. Однако, как и в случае с любыми негерметичными летательными аппаратами, всем членам экипажа и пассажирам необходим кислород при полетах на высоте, превышающей [значение высоты отсутствует в оригинале].

15 января 1991 года воздушный шар под названием Pacific Flyer, пилотируемый Пером Линдстрандом (родившимся в Швеции, но проживающим в Великобритании) и Ричардом Брэнсоном из Великобритании, совершил перелет из Японии в Северную Канаду, преодолев 7671,91 км. Объем оболочки шара составлял [значение объема отсутствует в оригинале], что сделало его самым большим воздушным судном, когда-либо построенным для полетов на воздушных шарах.

Рекорд дальности был побит 21 марта 1999 года, когда Breitling Orbiter 3, пилотируемый Бертраном Пиккаром и Брайаном Джонсом, приземлился в Египте, совершив кругосветный перелет и установив рекорды по продолжительности (19 дней, 21 час и 55 минут) и дальности (46 759 км).

Техника полета

Большинство запусков воздушных шаров совершаются в прохладное время суток, на рассвете или за два-три часа до заката. В это время ветер обычно слабый, что облегчает взлёт и посадку шара. Полёт в это время также позволяет избежать термиков – восходящих потоков воздуха, вызванных нагревом земли, которые затрудняют управление шаром. В экстремальных случаях, нисходящие потоки, связанные с сильными термиками, могут превысить подъёмную силу шара и принудительно опустить его на землю.

Подготовка к полету

Перед началом безопасного полета на воздушном шаре пилот должен проверить погоду и выбрать подходящую точку взлета. Текущая и прогнозируемая погода должны обеспечивать достаточную видимость для пилота, чтобы он мог видеть и избегать препятствий (отсутствие или минимальное количество тумана или низких облаков), а также достаточно слабый ветер для взлета и посадки (менее 5 или 10 миль в час, в зависимости от квалификации и опыта пилота, пассажиров и наземной команды). Точка взлета должна быть достаточно большой для раскладывания и надувания оболочки и свободной от препятствий, таких как линии электропередач и опоры, деревья и здания, чтобы обеспечить взлет при прогнозируемых ветровых условиях. Наконец, точка взлета должна быть расположена таким образом, чтобы прогнозируемый ветер направлял шар в сторону подходящих мест посадки. Взлет с места, расположенного непосредственно напротив опасности, такой как большой водоем, крупный мегаполис или обширный непрерывный лес, без достаточного запаса топлива для преодоления этой опасности, является небезопасным.

Установка

Следующий шаг при полете на воздушном шаре – извлечение шара из транспортной сумки, раскладка его на земле и соединение с корзиной и горелкой. Вентилятор, часто работающий на бензине, используется для подачи холодного (наружного) воздуха в оболочку. Холодный воздух частично надувает шар, придавая ему основную форму, прежде чем пламя горелки направляется в горловину, нагревая воздух внутри. Член экипажа, находящийся напротив горловины, держит веревку (коронную линию), прикрепленную к вершине (короне) оболочки. Некоторые шары, AX7 и больше, могут иметь две (или более) коронные линии. Задача "коронного" – двойная: предотвратить чрезмерное раскачивание оболочки и не допустить её подъема до достижения достаточной подъемной силы. Когда шар оказывается в вертикальном положении, пилот и пассажиры забираются в корзину. Когда пилот готов к взлету, в оболочку подается больше тепла, и шар отрывается от земли. Экипаж затем собирает оборудование для надувания и следует за шаром на машине сопровождения (также называемой машиной поддержки).

Полет

Во время полета пилот может управлять воздушным шаром, лишь изменяя высоту и используя ветры, дующие в разных направлениях. Поэтому для пилота важно определить направление ветра на высотах, отличных от высоты шара. Для этого пилот использует различные техники. Например, чтобы определить направление ветра под шаром, пилот может просто плюнуть или выпустить немного пены для бритья и, наблюдая за ее падением, определить возможные направления поворота (и их скорость). Пилоты также обращают внимание на другие визуальные признаки, такие как флаги на флагштоках, дым из труб и т.п. Чтобы определить направление ветра над шаром, пилот получает прогноз погоды перед полетом, включающий прогнозы ветра на больших высотах. Кроме того, перед запуском пилот запускает небольшой гелиевый зонд – метеорологический шар, известный в Великобритании как "met balloon", а в США как "pibal", чтобы получить информацию о фактическом направлении и силе ветра. Еще один способ определить фактическое направление ветра – наблюдать за другими воздушными шарами, которые по сути являются крупными метеорологическими зондами.

Контроль

Направление полета зависит от ветра, но высоту воздушного шара можно регулировать, изменяя температуру воздуха внутри оболочки. Пилот может открыть один или несколько форсажных клапанов горелки, чтобы повысить температуру внутри оболочки, тем самым увеличивая подъемную силу, и, следовательно, подниматься или замедлять или останавливать снижение. Пилот может также открыть вентиляционный клапан, если оболочка им оборудована, чтобы выпустить горячий воздух, снижая температуру внутри оболочки, тем самым уменьшая подъемную силу, и, следовательно, спускаться или замедлять или останавливать подъем. Если пилот не вмешается, воздух внутри оболочки будет медленно остывать из-за утечки или контакта с более холодным наружным воздухом, и постепенно обеспечивать меньшую подъемную силу.

Задержка в ответе

Один из трюков, связанных с полетом на воздушном шаре, – это научиться справляться с замедленной реакцией. Чтобы замедлить или остановить спуск, пилоту необходимо открыть клапан подачи газа горелки. Это направляет горячие продукты сгорания через горловину в оболочку, где они расширяются и вытесняют более холодный воздух. Это уменьшает общий вес системы и увеличивает ее подъемную силу, но не мгновенно. От момента включения горелки до замедления или остановки спуска может пройти 30 секунд и более, в зависимости от скорости спуска, степени охлаждения воздуха в оболочке и мощности горелки. Эта задержка требует от пилота значительного предвидения.

Рулевое управление

Способность изменять направление движения с изменением высоты называется управляемостью. В идеальном случае, в северном полушарии, направление ветра поворачивает направо с увеличением высоты. Это обусловлено эффектом Кориолиса. Ветер, если смотреть сверху, спирально выходит из области высокого давления по часовой стрелке и спирально входит в область низкого давления против часовой стрелки. Однако воздух, движущийся вблизи земной поверхности, из-за трения о землю, будет стремиться перемещаться от области высокого давления к области низкого давления по более прямой линии. Таким образом, пилот может рассчитывать на поворот налево во время снижения перед посадкой. В южном полушарии направление спиралей меняется на противоположное. В реальности взаимодействие с неровной местностью может ослабить или полностью устранить это явление.

Летательный полет

Горелка предназначена для создания достаточного тепла, чтобы быстро нагреть воздушный шар. Она наиболее эффективна только при полностью открытой заслонке. Не существует надежного способа поддерживать точную температуру, необходимую для удержания равновесия. К тому же, когда воздушный шар не прогревается, он остывает. Это означает, что состояние идеального равновесия достигается лишь на мгновение. В остальное время внутри либо слишком тепло, либо слишком холодно, и шар соответственно либо поднимается, либо опускается. Эти два фактора вместе означают, что полет на постоянной высоте в большинстве случаев таковым не является. Задача пилота – включать горелку с правильными интервалами и на нужное время (несколько секунд), чтобы шар медленно колебался вверх и вниз вокруг заданной высоты. Исключение составляет полет на малой высоте, например, при заходе на посадку. В этом случае горелка может включаться очень короткими импульсами с гораздо большей частотой, жертвуя эффективностью ради точности.

Чейз

Хотя, безусловно, можно наслаждаться полетами на воздушном шаре и без машины сопровождения, возвращаясь к месту старта пешком, на велосипеде или попуткой, многие пилоты предпочитают, чтобы их наземная команда следовала за ними на автомобиле сопровождения. Экипаж на месте посадки может помочь непосредственно при посадке, удерживая трос и направляя шар в ограниченное пространство; извлечь систему воздушного шара из труднодоступного места, например, из середины поля; и упаковать все оборудование. Иногда автомобиль сопровождения может быть оборудован прицепом, что обеспечивает больше места, но усложняет маневрирование. Пикап или фургон без прицепа более маневренны, но требуют размещения всего оборудования, экипажа, пилота и пассажиров в одном транспортном средстве. Многие автомобили сопровождения оснащены грузовым лифтом для облегчения погрузки тяжелого оборудования в грузовой отсек (один только купол может весить 250 фунтов или более). Связь между воздушным шаром и автомобилем сопровождения может осуществляться по двусторонней радиосвязи или даже с помощью криков, когда они находятся достаточно близко друг к другу. Использование мобильных телефонов для этой цели во время полета может нарушать местные законы о связи и поэтому не рекомендуется, за исключением экстренных ситуаций.

Посадка

Большинство пилотов стараются приземлиться как можно более плавно. Это становится затруднительно, если скорость ветра на уровне земли превышает 5-8 км/ч. Если воздушный шар движется с такой скоростью или быстрее при касании земли, корзина (которая обычно не оснащена колесами) может немного волочиться или даже опрокинуться. Даже помощь наземной команды может оказаться недостаточной. Общий вес (для типичной пассажирской системы, как было рассчитано выше) может легко превысить вес крупного автомобиля. (Не рекомендуется находиться с подветренной стороны приземляющегося шара, чтобы избежать защемления между ним и каким-либо препятствием.) Пилоты могут улучшить ситуацию, выбирая для посадки место, защищенное от ветра, например, за линией деревьев или в небольшой долине. После посадки оболочка шара сдувается и отделяется от корзины. Затем оболочка складывается в транспортировочную сумку. Горелка и корзина могут быть разъединены, и все компоненты упаковываются в автомобиль сопровождения.

Соревнование

В соревнованиях пилоты должны уметь определять направление ветра на разных высотах. Соревнования на воздушных шарах часто называют "гонками", но чаще всего это испытание точности, а не скорости. Для большинства соревновательных полетов на воздушных шарах цель состоит в том, чтобы пролететь как можно ближе к одной или нескольким точно определенным точкам, называемым "мишенями". Как только пилот направил шар как можно ближе к мишени, сбрасывается утяжеленный маркер с нанесенным на него идентификационным номером. Расстояние между маркером пилота и мишенью определяет его результат. Во время некоторых соревновательных полетов пилотам может потребоваться пролететь к 5 или более мишеням перед посадкой. Для навигации используются топографические карты и GPS-устройства. Другая распространенная форма соревнований – гонка "Заяц и гончие". Шар "Заяц" взлетает на заданное время раньше шаров "Гончих" и обычно выполняет несколько изменений высоты, чтобы усложнить преследование и повторение его траектории полета. По истечении заданного времени полета "Заяц" приземляется и обычно выкладывает мишень-крест, к которой "Гончие" должны сбросить свои утяжеленные маркеры. Как и выше, расстояние между маркером пилота и мишенью определяет его результат. Некоторые опытные пилоты могут совершить полет в одном направлении, а затем подняться на другую высоту, чтобы поймать ветер в попутном направлении. Благодаря опыту, удаче и подходящим условиям, некоторые пилоты способны выполнить точную посадку в заданном месте. В редких случаях они могут вернуться к месту взлета в конце полета. Это иногда называют "эффектом ящика", когда ветры на высоте дуют в направлении, противоположном поверхностным ветрам.

Опасности

Опасности этого вида спорта включают чрезмерную (вертикальную или горизонтальную) скорость во время посадки, столкновения в воздухе, которые могут привести к обрушению воздушного шара, и столкновение с высоковольтными линиями электропередач. Наибольшую опасность из этих факторов представляет именно последняя – контакт с линиями электропередач. Одна из наиболее частых причин серьезных аварий на воздушных шарах в США – это столкновения с линиями электропередач. Высокая частота таких инцидентов объясняется тем, что пилоты часто пытаются приземлить воздушный шар на дороге или рядом с ней, чтобы сократить расстояние, которое необходимо проехать по бездорожью для его сбора. Однако в большинстве сельских районов, где летают воздушные шары, вдоль дорог обычно проходят линии электропередач. Из 11 аварий с летальным исходом, зарегистрированных NTSB в период с 1997 по 2007 год, 4 были связаны с контактом с линиями электропередач, 3 – с падением после удержания за внешнюю сторону поднимающегося шара, 3 – с ударом о препятствие при посадке (валун, стена или дерево), и 1 – с неисправностью оборудования (болт).

Зимнее полеты

Способность летать на воздушных шарах зимой в основном ограничена способностью участников переносить холод. Сами шары хорошо летают в холодном воздухе. Поскольку подъемная сила определяется разницей температур внутри и снаружи шара, а не абсолютной внутренней температурой, для полета в холодную погоду достаточно значительно более низкой температуры внутри. Однако, если жидкий пропан в топливных баках слишком холодный, он не создает достаточного давления пара для нормальной работы горелки. Эту проблему можно решить, предварительно заполнив топливные баки инертным газом, например, азотом, или прогрев их, например, с помощью электрических нагревательных лент, и обеспечив их теплоизоляцию.

Привязка

Иногда, особенно на фестивалях воздушных шаров или других специальных мероприятиях, шары поднимают в воздух, привязанными к земле тросами (привязками). Это позволяет совершать быстрые подъемы многим пассажирам, вместо длительных полетов, дрейфующих с ветром от места проведения мероприятия с одним набором пассажиров. Методики привязки зависят от инструкций производителя воздушного шара и погодных условий. Тросы могут крепиться к корзине, опоре горелки или верхней части оболочки. "Ночное свечение" – это полет с привязкой в темноте для усиления визуальных эффектов. В то время как для обычных дневных полетов используется основной клапан с эффективным синим пламенем, ночью пилоты, выполняющие полеты с привязкой, используют жидкостный клапан "тихая горелка" ("коровья горелка", поскольку она не пугает скот), создавая впечатляющее яркое оранжевое пламя. Несмотря на то, что шар привязан, он считается зарегистрированным летательным аппаратом, как только оторвется от земли.

События

Во всем мире регулярно проводятся многочисленные фестивали воздушных шаров и встречи воздухоплавателей. Большинство этих мероприятий проводятся ежегодно. Фестивали предоставляют площадку как для общения пилотов воздушных шаров, так и для развлечения зрителей. Масштаб мероприятий варьируется от нескольких шаров без зрителей до сотен шаров и сотен тысяч зрителей. Крупнейшим в мире подобным мероприятием является Международный фестиваль воздушных шаров в Альбукерке, который проходит каждый октябрь в Альбукерке, штат Нью-Мексико, за ним следует Grand Est Mondial Air во Франции. Международный фестиваль воздушных шаров в Бристоле – еще одно заметное европейское мероприятие такого рода.