热气球飞行究竟靠什么？（上）（动物热气球）

如果您确实需要去某个地方，那热气球不会是一种实用的飞行器。实际上您不能真正驾驶热气球，因为风吹得有多快，气球飞行的速度就多快。但如果您只想体验一下飞行的感觉，那热气球会是一种非常独特的方式。许多人将乘坐热气球飞行称为自己体验过的最宁静、最让人愉快的活动之一。

热气球也是基本科学原理的一项创造性应用。在本文中，我们将了解热气球为何能够升空，以及如何设计气球才能让驾驶员控制气球的高度和垂直速度。看到这些外形美丽、结构简单的早期飞行器，您一定会惊奇不已！

热气球源于一个非常基本的科学原理：热空气会升到冷空气上方。从本质上讲，热空气比冷空气轻，因为单位体积热空气的质量较小。1立方分米的空气大约重1克，若加热到37.8摄氏度，同样体积空气的重量会减少约0.25克。因此，热气球中每立方分米空气可以升起0.25克的物体。但这远远不够。这也是为什么热气球看起来如此巨大的原因——要升起454公斤的物体，您需要大约1,840立方米的热空气！要确切了解这一工作原理，请转至本文气压重力=浮力部分。

要保持气球上升，您需要不断加热空气。热气球利用位于气囊开口下方的燃烧器实现这点。气球中的空气冷却时，驾驶员可以通过点燃燃烧器来重新加热空气。

热气球主要由三部分构成：载客的吊篮，贮存空气的球囊和加热空气用的燃烧器

现代热气球通过燃烧丙烷加热空气。丙烷是室外烧烤的一种常用燃料。丙烷压缩液化后储藏在气球吊篮中的轻型气瓶内。进气管接在气瓶底部，以便从气瓶中抽出液体。

丙烷在气瓶中高度压缩，所以它能迅速通过进气管流入加热盘管。加热盘管简单来说就是一段盘绕在燃烧器周围的线圈上的钢管系统。气球驾驶员启动燃烧器时，丙烷以液态形式流出，并用长明小火点燃。随着火焰燃烧，周围管道系统中的金属受热升温，就会加热流经管道的丙烷。这样丙烷在点燃前从液态变为气态。气态丙烷可以产生更强烈的火焰，并使燃料更高效地燃烧。

现在，大多数热气球的气囊由长条状的尼龙三角帆布条制成，中间使用缝合线加固。从气囊底部延伸到顶部的三角帆布条是由大量小片的气囊片组成的。尼龙非常适合用于热气球，因为它不但材质轻，而且相当结实，同时熔点也较高。气囊底部的尼龙裙摆表面涂有特殊的防火材料，以防止火焰点燃气球。

起飞时向球囊里喷火，加热球囊内部的空气

热空气不会从气囊底部的开孔中逸出，因为浮力会使其上升。如果驾驶员持续点燃喷射的气体燃料，气球将持续上升，但存在一定的高度限制，因为空气最终变得过于稀薄，以致于浮力太弱而不足以抬升气球。浮力等于气球所排开空气的重量，因此通常大型气囊的上升高度限制要高于小型气囊。

吊篮承载旅客、丙烷气瓶和导航设备

大多数热气球使用藤条吊篮作为"乘客厢"。藤条很适合用于气球，因为它结实、柔韧且相对较轻。柔韧性有助于气球着陆，而用更为坚硬材料制成的吊篮会使乘客感觉到巨大的冲击力。藤条材料则能够稍微弯曲，吸收一部分能量。

驾驶

驾驶气球需要技巧，但是操作实际上非常简单。要升起气球，驾驶员只需移动控制装置，打开丙烷阀。这种控制杆的工作方式正类似于煤气烤架或煤气灶的旋钮：转动旋钮时，气流加大，火焰变旺。驾驶员可以通过喷出更大的火焰来快速加热空气，提高垂直上升速度。

要使燃烧器喷射，驾驶员需要打开丙烷阀

另外，许多热气球配有一个可以打开二号丙烷阀的控制装置。该阀通过软管输送丙烷，而绕过了加热盘管。这样驾驶员就能燃烧液态丙烷，而不是丙烷气体。液态丙烷虽然燃烧效率稍低，火焰较弱，但燃烧的噪音比燃烧丙烷气体时更小。飞过农场上方时，驾驶员经常使用二号阀，以免惊吓到动物。

热气球还有一根细绳，用于打开气囊顶部的降落伞阀。驾驶员拉动相连的细绳时，可以从气囊中排出一部分空气来降低内部气温。这会使气球减缓攀升速度。如果驾驶员开启该阀的时间足够长，气球将下降。

热气球顶部的伞阀，由一根细绳控制开关

大体上，热气球就只有这些控制项目：加热让气球上升，排气令气球下降。这就出现一个有趣的问题：如果驾驶员仅可以控制热气球上下移动，他们怎样才能让气球从一个地方飞到另一个地方？实际上驾驶员可以通过改变垂直位置来进行水平移动，因为高度不同，风向也会不同。要向特定方向移动，驾驶员只需上升和下降到合适的高度，然后御风而行。在大气中，高度越高，风速通常也会越快，所以驾驶员可以通过改变高度来控制水平速度。

要水平操纵气球，驾驶员可以通过上升或降低，驾驭不同的气流

当然，即使经验最丰富的驾驶员也不能完全控制热气球的飞行路线。通常，风力条件只能让驾驶员做出极少的选择。因此，您实际上无法沿确切的航线驾驶热气球，也很难返回起点。因此与驾驶飞机不同，驾驶热气球在很大程度上依靠临时发挥，每时每刻都可能不一样。为此，热气球机组的一些工作人员必须留在地面，驱车追踪气球以预测热气球在哪里着陆。然后，这些工作人员到着陆点去接乘客和设备。