什么是气球

无推进装置的轻于空气的航空器。由气囊和吊在气囊下面的吊篮或吊舱组成。气囊内充以密度比空气小的浮升气体，使气球升空。吊舱用以放置仪器设备，有的可以乘人。

简史

中国在五代时期(公元907～960年)就曾用竹篾扎成方架，糊上纸做成灯笼，点燃下面托盘上的松脂，夜晚升空作为军事信号。这种松脂灯(又名孔明灯)就是一种原始的热气球。在欧洲，直到18世纪后期才发明气球。1783年6月4日法国人蒙哥尔费兄弟表演了他们制作的热气球。气球用纸和亚麻布糊成，直径约为10米，在地面燃烧湿草和羊毛，冒出的热烟灌入气球，使其上升，热气消散后气球又落回地面。1783年11月21日法国人F.P.罗齐埃和M.达尔朗德乘坐蒙哥尔费气球升到约1000米高度，飞行25分钟，实现了人类第一次空中飞行。

1783年法国物理学家J.A.C.查理制成和试放第一个氢气球。以后在法国和其他一些国家氢气球发展很快，经过不断改进，到19世纪初氢气球已成为军事、体育运动和科学试验方面很有实用价值的航空器。氢气球有易燃易爆的缺点。20世纪20年代以后，出现了用氦气代替氢气的氦气球。氦气球虽然比较安全，但价格昂贵。30年代以后，气球在高空探测科学研究上的应用日趋广泛，制造气球的薄膜材料不断改进，设计技术日趋完善，加上载人密闭吊舱的采用，使气球性能不断提高。1960年前后，载人气球飞升高度已达到34.5公里，不载人气球达到46公里，气囊容积最大的可达140万立方米，载重超过5000公斤。

应用

早期的气球主要用在军事上，首先是通信联络和侦察。1871年普法战争中巴黎被围，法国人曾用气球将人员和信件送出包围圈。第一次世界大战中，系留气球被广泛用来当作监视对方的空中平台。气球还可用于防空和轰炸。第二次世界大战中，英国伦敦周围就曾用系留气球群构成空中拦阻网，阻止德军的轰炸机进入。现代高空气球还可以携带高空照相机和其他遥感设备，在一般飞机达不到的 2万米以上高空进行战略侦察。50年代以后，由于其他侦察技术手段的发展，气球在军事上的应用价值大为减小。在民用方面，系留气球可用于在地形险要的地区架设电缆，在林区集运木材。系留气球还可在边远地区用作通信、电视广播的中继站。热气球多用于航空体育运动（见热气球运动）。19世纪以来人们利用气球进行高空观测和研究活动，弄清了大气构造并获得人在高空生理反应的丰富知识，先后创立了高空医学、地球物理等新学科。与火箭和人造地球卫星相比，气球具有留空时间长，仪器便于回收，价格低廉等优点，且能在比飞机高得多的高度（30～50公里）上飞行。

在中国，高空气球探空研究工作开展得较晚，1979年以来已建立了万立方米级的高空科学气球系统。1984年已建造最大容积为5万立方米、载重250公斤的高空探测气球。

分类

气球按升空后有无约束分为自由气球和系留气球两类。自由气球升空后不受限制，随风飘移；系留气球则用绳索系留在地面上，基本保持在固定的高度上。

根据气囊内浮升气体的不同，又可分为热空气气球（简称热气球）、氢气球和氦气球。

（1）热气球:气囊下方有一开口，在开口处有一加热器(如喷灯)，被加热的空气因密度小而上升进入气囊，从而使气球浮力大于重力。通过对加热器燃料的控制，可以控制热气球的升降。热空气的密度比氢气和氦气大，但热气球构造简单，价格低廉。乘热气球飞行是一种航空运动。

（2）氢气球：气囊无开口，内部充以氢气，在海平面氢气密度为0.085公斤/米3(空气密度为1.2255公斤/米3)，比空气小得多，因此净浮力较大。

（3）氦气球：浮升气体为氦气。氦气在海平面密度为0.169公斤/米3，产生的净浮力比氢气球小。

根据氢气球和氦气球气囊内外压差的不同，又可分为零压式气球和超压式气球。

（1）零压式气球：气囊下面有排气管与外部大气相通，一般在地面时浮升气体不充满气囊。随着高度增加，外部大气压降低，气囊内浮升气体膨胀。气囊胀满后，多余浮升气体即通过排气管排入大气，气囊内外压差大体为零。当气球升到某一高度(设计高度)，浮力与重力相等时则停止上升。由于白天和夜间太阳辐射的差别，气温相差很大，夜间温度下降，气囊内浮升气体收缩，浮力减小，使气球飞行高度下降。为维持原来的高度，需抛掉一些压舱物（水或沙袋），以减轻气球重量。到了白天，又需排掉一部分浮升气体。这样每经过一昼夜就要损失部分浮升气体。故零压式气球难于长时间保持设计飞行高度。

（2）超压式气球：气囊与大气不相通。这样，气球在设计高度上飞行时，由于白天温度升高可能使气囊内浮升气体压强大于外部大气压强，气囊要承受一定的压差，因此制作气囊的材料和结构设计技术要求较高，且容积越大难度越大。超压式气球的优点是能长时间在设计高度飞行，有的长达1年之久，这是因为在飞行中，随着昼夜温度的变化，它不需要像零压式气球那样不断排放浮升气体。

构造

最初的热气球用亚麻布和纸糊成，气囊的密封性差。后来采用浸橡胶的优质薄布和丝绸制造气囊，提高了强度和密封性能，氢气球和氦气球才得以发展。50年代以后出现了塑料薄膜（主要是聚乙烯薄膜），质地轻而坚韧，又便于大量生产，是制造气囊的理想材料。自由气球多做成球形以减轻重量，在气囊壁面上用高强度的条带和绳索加强，并喷涂防老化保护层。载人高空气球的吊舱须做成密封增压式的。舱内装有各种仪表、氧气瓶和科学研究用的设备。系留气球多做成像飞艇那样的流线型，尾部有稳定面，使气球像风标一样始终对着风向，减小气球受到的侧风阻力，从而减小地面系留载荷。系留气球的升降用地面绞盘车控制。（见彩图）