Введение
Определение скорости подъёма и спуска летательных аппаратов легче воздуха (ЛАЛВ) до настоящего времени является практически важной задачей, возникающей при проектировании таких аппаратов.
Большое количество публикаций посвящено ЛАЛВ, например, только на нашем ресурсе приведены две очень интересные статьи [1,2], касающиеся истории развития на примере конкретных конструкций дирижаблей и стратостатов. Однако очень мало расчётов динамики вертикального полёта таких устройств, позволяющих хотя бы ориентировочно определять скорости подъёма и спуска ЛАЛВ.
Последнее утверждение требует определённого пояснения, поскольку искушённый читатель хорошо помнит школьный курс физики, в котором решались задачи на высоту подъёма и другие параметры воздушных шаров, заполненных газами легче воздуха или самим подогреваемым во время полёта воздухом.
Все указанные задачи были основаны на равенстве двух сил: силы веса и выталкивающей силы. Газы считались идеальными и их параметры вычислялись по закону Менделеева Клапейрона. Однако, даже простой учёт третьей силы сопротивления воздуха уже приводит к системе дифференциальных уравнений, которая аналитически не решается. Необходимо так же учитывать изменение плотности атмосферного воздуха с высотой подъёма и температурой.
Кроме этого, если нужно рассмотреть не только подъём, но и зависание шара и его спуск на землю, то совсем уж не детская задача получается. Надеюсь, что рассмотрение решения подобной задачи средствами Python не только будет способствовать расширению знаний по физике, но и популяризации самого языка программирования Python. Что я и пытаюсь делать в своих публикациях на этом ресурсе.