Balon Udara Panas: Dari Montgolfier hingga Penerbangan Modern
Latar Belakang
Balon udara panas terdiri dari amplop non-porus yang terbuat dari kain tipis dan kuat yang diisi dengan gas pengangkat. Amplop naik karena udara panas di dalam memindahkan udara di sekitarnya yang lebih sejuk, menciptakan gaya terapung yang sama dengan berat udara yang dipindahkan.
Secara historis, amplop terbuat dari karet, karet, dan berbagai kain. Saat ini, bentuk yang paling umum adalah bola, oblate spheroid, dan bentuk aerodinamis streamlined. Gas pengangkat utama yang digunakan adalah helium, hidrogen, dan udara panas.
Sejarah
Pada akhir abad ke-18, saudara Montgolfier mempioneirkan penerbangan balon udara panas di Prancis. Setelah menemukan bahwa udara panas dalam kantong ringan dapat mengangkat kantong, mereka mendemonstrasikan penemuan mereka pada tahun 1783, pertama di Annonay dan kemudian di Versailles dengan domba, ayam jantan, dan bebek sebagai penumpang.
Penerbangan bermanusia pertama terjadi pada 21 November 1783, di Paris. Pilâtre de Rozier dan Marquis François Laurent d'Arlandes naik dalam balon kertas dan linnen yang dipenuhi asap dan udara panas.
Selama abad ke-19, balon digunakan dalam perang untuk intelijen dan dalam waktu damai untuk fotografi udara. Meskipun mereka menawarkan platform pengamatan yang berharga, balon awal tidak dapat dikendalikan. Eksperimen ilmiah serius hanya mendapat momentum pada akhir abad ke-20.
Antara tahun 1934 dan 1961, penerbangan bermanusia balon menjelajahi stratosfer (6–15 mil / 9,7–24,14 km). Kapsel tekanan memungkinkan kru mencapai ketinggian hingga 100.000 kaki (30 km). Kedatangan penerbangan luar angkasa pada tahun 1961 membuat banyak misi ini usang.
Sejak tahun 1960, balon udara panas telah berevolusi menjadi olahraga rekreasi. Penjualan konsumen melonjak pada tahun 1970, dan Kejuaraan Dunia pertama diadakan di Amerika Serikat pada tahun 1973. Saat ini, pelanggan balon di seluruh dunia mengejar penerbangan yang mencatat rekor dan berpartisipasi dalam berbagai kompetisi.
Jenis balon lain yang digunakan saat ini meliputi meteorologis, zero-pressure, superpressure, military tethered, dan powered balloons.
Penerbangan Balon Udara Panas Modern
Balon modern terdiri dari amplop dan keranjang. Amplop biasanya berbentuk bola dan terbuat dari bahan non-stretchable. Udara panas disuplai oleh burner hidrokarbon yang dipasang di atas keranjang.
Keranjang, atau gondola, membawa penumpang. Pengangkat diatur dengan menyesuaikan intensitas nyala burner. Sebuah valve di bagian atas balon, dilengkapi dengan tali, memungkinkan penumpang untuk mengontrol penurunan. Sebuah rip cord dan rip panel memungkinkan pembuangan gas yang cepat saat mendarat untuk mengurangi gaya dorong.
Batas ketinggian praktis untuk balon rekreasi sekitar 34 mil (55 km).
Pengupahan balon empat orang biasanya melibatkan kru empat hingga lima orang. Keranjang diletakkan miring, amplop dicoret di tanah, dan kipas mengisi balon dengan udara dingin secara awal. Pilot kemudian masuk ke amplop untuk melakukan pemeriksaan pra-penerbangan pada rigging, pulley, tab Velcro, tali terbang, payung penurunan, dan kain amplop.
Setelah burner dihidupkan, lonjakan udara mengisi amplop dalam sekitar 60 detik, mengisi balon 20.000 cu ft (6.096 cu m). Amplop naik, dan kru menstabilkan crown terhadap angin. Setelah pengupahan, pilot dan penumpang melakukan pemeriksaan akhir sebelum balon menjadi “light” dan siap untuk take-off.
Bahan Baku
Amplop
Amplop menyeimbangkan beban mereka menggunakan load tapes atau tali. Produsen Amerika Serikat menyukai kain yang lebih berat dengan load tapes, sementara pembuat Eropa memilih kain yang lebih ringan dan struktur tali yang lebih banyak.
Kain dikombinasikan dari nylon atau Dacron (polyester). Nylon lebih ringan dan kuat; Dacron tahan suhu yang lebih tinggi. Pola tenunan adalah mesh yang mengizinkan aliran udara. Kekuatan tarik typis bervariasi dari 40–100 pon (18,2–45,4 kg) per lebar inci satu.
Untuk membuat amplop kedap udara, kain dilapisi dengan polyurethane, seringkali ditingkatkan dengan neoprene, silicone, dan inhibitor UV. Jumlah lapisan menyeimbangkan ketahanan udara dengan kerapuhan material.
Komponen kunci amplop termasuk parachute dan rip panel, keduanya kritis untuk penurunan yang dikendalikan. Parachute adalah perangkat fail-safe yang terbuat dari kain grade amplop. Rip panel, yang ditempel dengan Velcro, memiliki ventilasi sekunder untuk keamanan tambahan. Sebuah jaring mendukung keranjang, mendistribusikan bobotnya secara merata di seluruh balon.
Keranjang
Tubuh keranjang biasanya dianyam dari rotin dan willow, dengan lantai plywood. Tepi diikat dengan kulit, suede, atau kulit mentah. Tali baja stainless dan support rigiden menghubungkan keranjang ke frame burner. Beberapa desain menggantungkan keranjang dari load ring yang dilekatkan ke amplop, yang juga berfungsi sebagai titik mounting burner.
Burner
Burner adalah sistem propane satu unit yang didukung oleh dua atau lebih tang bahan bakar. Sambungan hose permanen menghubungkan tang ke burner. Komponen burner termasuk liquid valve yang mengatur aliran bahan bakar, pressure gauge yang menunjukkan daya yang tersedia, dan pilot light yang menguapkan propane. Coil vaporizing baja stainless mengonversi uap menjadi nyala dengan dasar lebar dan ujung panjang.
Desain
Amplop
Desain amplop berfokus pada mengurangi stres kain dengan menggunakan gores yang sedikit melengkung—panel perselisian yang menjahit bersama. Gores melengkung lebih panjang di tengah daripada di ujung. Tiga orientasi gores utama ada: vertikal, horizontal, dan diagonal. Gores diagonal adalah yang paling ekonomis, meminimalkan limbah kain. Banyak gores dirancang komputer.
Dua bentuk dominan adalah teardrop dan amplop bulat. Amplop teardrop naik lebih cepat dan menggunakan lebih sedikit energi, sementara amplop bulat menggunakan lebih sedikit kain, mengurangi luas permukaan dan kebutuhan pemanasan. Amplop typis bertahan sekitar 400 jam terbang.
Keranjang
Keranjang sebagian besar tidak berubah sejak tahun 1700, tetap sebagai konstruksi wicker persegi yang fleksibel saat dampak. Pada tahun 1970, beberapa produsen bereksperimen dengan gondola aluminium dan fiberglass, tetapi mereka rapuh saat mendarat keras. Inovasi selanjutnya memperkenalkan keranjang segitiga, memungkinkan pengaturan panel instrumen baru. Keranjang typis bertahan sekitar 800 jam terbang.
Proses Manufaktur
Amplop
- Konstruksi amplop dimulai dengan menjahit gores bersama. Baik secara tangan atau mesin jahit industri, produsen menggunakan double lap seam dengan sekitar delapan jarah per inci (3 per cm). Beberapa menggunakan flat seam atau zigzag seam, tetapi double lap menawarkan kekuatan dan kekuatan yang lebih baik. Load tapes dan tali juga dijelit di tahap ini.
- Setelah jahit, amplop dilapisi. Coating diterapkan secara mekanis di bawah tekanan.
- Untuk tujuan iklan, applique—seperti slogan atau logo—dilekatkan. Ini dapat dilakukan dengan cat spray akrilik, huruf perekat, atau dijahit langsung ke dalam gores untuk karya seni yang lebih besar.
Keranjang
- Keranjang dibangun dari dasar ke atas. Lantai plywood dengan runners mendukung frame rotin hingga 1 inci (2,5 cm) tebal. Tali baja stainless dan frame load mengelilingi frame. Rotin atau willow dianyam di sekitar frame, menyisakan lubang untuk tali silinder. Keranjang yang selesai dicelup untuk melestarikan bentuk, dan kulit mentah, kulit, atau suede melindungi tepi. Panel instrumen dan tang propan diintegrasikan selama konstruksi.
Burner
- Produsen sering menyalurkan komponen burner, merakitnya di antara keranjang dan amplop setelah bagian lain selesai.
Masa Depan
Inovasi yang berkelanjutan bertujuan untuk memungkinkan balon untuk naik lebih tinggi, beroperasi lebih lama, dan menawarkan kontrol yang lebih besar. Sebagian besar kemajuan difokuskan pada meningkatkan efisiensi burner dan menyempurnakan sistem deflasi, menjanjikan era baru penerbangan balon ketinggian tinggi dan durasi panjang.
