热气球上升原理及相关资料

热气球原理：热气球（Hot Air Balloon）是一个比空气轻，上半部是一个大气球状，下半部是吊篮的飞行器。气球的内部加热空气，这样相对与外部冷空气具有更低的密度，作为浮力来使整体发生位移；吊篮可以携带乘客和热源（大多是明火）。现代运动气球通常由尼龙织物制成，开口处用耐火材料制成。

1、热气球上升原理

热气球上升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。

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。

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。

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。

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。

2、热气球的资料

简介

热气球是法国的孟格菲兄弟于1783年才向空中释放欧洲第一个内充热空气的气球。法国的罗伯特兄弟是最先乘充满氢气的气球飞上天空的。

热气球的唯一飞行动力是风。对于环球飞行的热气球来说，必须选择速度和方向都合适的高空气流，并随之运动，才能高效地完成飞行。就象作环球旅行时需要不停地换飞机一样，热气球需要搭乘不同的气流，“换气流”时飞行员所要作的就是调整高度，热气球的高度通常要达到十几千米。

飞行须知

时间

一天中太阳刚刚升起时或太阳下山前一二个小时，是热气球飞行的最佳时间，因为此时的风通常很平静，气流也很稳定。大风、大雾都不利于热气球的飞行。按照规定，风速小于6米/秒，能见度大于1.5公里，而且飞行空域内无降水，才可以自由飞。

地点

需30米×30米的平整场地，周围无电线及高大建筑。新学员建议在4米/秒的气候条件下飞行，飞行中注意，飞过高压线、高大建筑、牲畜养殖场、村庄时保持安全高度。

装备

最好穿连身纯棉飞行服，乘客也建议穿纯棉衣物，戴纯棉帽子，一旦失火不会粘在身上。

起飞

飘飞热气球需要一组人共同努力，因为热气球在地面上的工作是非常繁琐的，使一个热气球起飞至少需要四个人。先是将球囊在地上铺展开，然后将它与放在一边的吊篮连接在一起，用一个小的鼓风机，将风吹入球囊，使气球一点点地膨胀，当完全展开后，开始点火。将火点燃加热气球球囊内的空气，热空气使气球升到垂直于吊篮的位置，再加几把大火，气球就可以起飞了。

升降

热气球的动力就是燃烧器，没有方向舵，它的运动方向必须是随风而行。不同高度、不同时间、不同地点，风向都是不一样的，想调整方向就需寻找不同的风层。热气球的升和降与球体内气温有关，球体内气温高，气球重力减小，小于浮力时，气球就上升，球体内空气温度下降，球体产生的浮力小于球体自身重量和载重，气球就开始下降。

安全事项

1、尽量穿棉质面料的服装和运动鞋，不宜穿裙装、高跟鞋、凉鞋等；为防止灼伤，一定要身着长衣长裤，佩戴棉质帽子。

2、热气球点火升空时，会于一瞬间喷出高达3-5米的火焰，同时会发出一声类似于爆炸声的巨响。所以，体验者在点火时要做好充分的心理准备，抓紧吊篮。

3、热气球飞行最好的时间是在日出后两小时内或日落前两小时，因为该时段气流最为稳定。风大的季节不适宜飞热气球。

4、热气球的吊篮由藤条编制，形状为四角形。吊篮长约1.4米、宽1.1米、高1.1米。吊篮内要站飞行员、飞行助手、体验者，还要携带4瓶燃气及相关设备，所以会非常狭窄。为了不影响飞行员的操作，建议体验者尽量靠边站立，不要碰触吊篮内的相关设备。

5、热气球的结构很特殊，即使出现突然熄火的现象，热气球也不会急速下降，而是非常缓慢地降落到地面。这种情况下，热气球的降落速度也不会超过5.5米/秒，比降落伞的正常下降速度还慢。只要乘坐者不慌张，听从飞行员的指挥，安心等热气球自然降落，是不会有危险的。

6、配备GPS全球定位系统、电子罗盘、对讲机、工具刀、防风打火机等，以保证发生意外时的个人人身安全。

7、高血压、心脏病患者不能进行热气球运动。

8、高空飞行要注意防寒。每升高1000米，气温下降6.5度。

历史发展

十八世纪，法国造纸商蒙戈尔菲耶兄弟（也就是孟戈菲兄弟）因受碎纸屑在火炉中不断升起的启发，用纸袋聚热气作实验，使纸袋能够随着气流不断上升。

1783年6月4日，蒙戈尔菲耶兄弟在里昂安诺内广场做公开表演，一个圆周为110英尺的模拟气球升起，这个气球用糊纸的布制成，布的接缝用扣子扣住。兄弟俩用稻草和木材在气球下面点火，气球慢慢升了起来，飘然飞行了1.5英里。乘坐蒙戈尔菲耶兄弟制造的气球的第一批乘客是一只公鸡、一只山羊还有一只鸭子。

同年9月19日，在巴黎凡尔赛宫前，蒙戈尔菲耶兄弟为国王、王后、宫廷大臣及13万巴黎市民进行 了热气球的升空表演。

同年11月21日下午，蒙戈尔菲耶兄弟又在巴黎穆埃特堡进行了世界上第一次载人空中航行，热气球飞行了二十五分钟，在飞越半个巴黎之后降落在意大利广场附近 。这次飞行比莱特兄弟的飞机飞行整整早了120年。

二战以后，高新技术使球皮材料以及致热燃料得到普及，热气球成为不受地点约束、操作简单方便的公众体育项目。
八十年代，热气球引入中国。1982年美国著名刊物《福布斯》杂志总编辑史提夫·福布斯的父亲马尔康姆·福布斯先生驾驶热气球、摩托车旅游来到中国，自延安到北京，完成了驾驶热气球飞临世界每个国家的愿望。

热气球作为一个体育项目正日趋普及，它曾创造了上升34668米高度的记录。1978年8月11日至17日，“双鹰Ⅲ号”成功飞越了大西洋，1981年“双鹰Ⅴ号”又成功跨越太平洋。
全世界有20000多个的热气球在飞行。我国已有100多个球，成功地举办了第一届、第二届北京国际热气球邀请赛、泰山国际热气球邀请赛等大型比赛活动、99'全国热气球锦标赛。