Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №06 за 1975 год

Короче говоря, машущее крыло выгодно во всех отношениях. Для повышения экономичности, маневренности и безопасности полета надо использовать опыт живой природы, строить орнитоптеры — аппараты с машущими крыльями. Этот вывод сейчас уже невозможно оспорить. Но осуществить машущий полет, а главное, достичь желаемого эффекта — задача далеко не простая даже в наш XX век, век, казалось бы, безграничных возможностей науки и техники.

Слишком много секретов

Лет сорок тому назад в зарубежной печати много писали об одном немецком инженере, который изготовил несколько механических птичек. Они были маленькие, совсем как настоящие, и, представьте себе, летали! Окрыленный успехом, этот инженер задался целью построить орнитоптер. Нашлись последователи и в других странах. Строили орнитоптеры, или, как их еще называют, махолеты, самых различных конструкций. Один из таких махолетов весил более полутонны, площадь его крыльев достигала 30 квадратных метров, они делали от 25 до 90 взмахов в минуту. По расчетам, подобный аппарат должен был поднять не одного, а нескольких пассажиров. Однако взлететь ему так и не удалось: не хватило подъемной силы. Другие махолеты с поршневым бензиновым мотором, едва оторвавшись от земли, неизменно тотчас же падали...

Почему же изобретатели и конструкторы потерпели в своих первых попытках создания махолета полную неудачу? Все дело в том, что они поверхностно пытались копировать природу, не зная, не понимая истинной природы машущего полета. Они механически переносили формулы аэродинамики самолета на орнитоптер. А это неизбежно вело к неудачам. Да иначе и не могло быть, ибо подъемная сила крыла, жестко закрепленного, и машущего крыла образуется по-разному. Если крыло самолета плавно обтекается струями воздуха, то при взмахах крыла птицы имеет место так называемое срывное обтекание. Однако почти все изобретатели и конструкторы орнитоптеров до сравнительно недавнего времени не учитывали этой принципиальной разницы.

Раскрыть секреты феноменальной подъемной силы птичьего крыла, постигнуть закономерности полета пернатых, переложить их на инженерный язык, взять у летающих «конструкций» живой природы все самое эффективное в аэродинамическом отношении, найти новые законы для постройки махолетов — этим сейчас увлечены бионики многих стран. Правда, далеко не все авиаконструкторы разделяют идею перспективности машущего полета, однако число приверженцев махолетов с каждым годом непрерывно растет. Над созданием орнитоптеров работают в СССР, США, Англии, ФРГ, Франции, Японии.

Однако есть основания и для скептицизма, и связаны они с трудностью самой проблемы. Насколько они велики, свидетельствует хотя бы такая история. В нашей стране после второй мировой войны был создан Комитет машущего полета Федерации авиационного спорта СССР. Летчики, биологи, инженеры, орнитологи, аэродинамики в содружестве с учеными Института морфологии животных имени А. Н. Северцева — доктором биологических наук Г. С. Шестаковой, кандидатами наук Т. Л. Бородулиной, В. Э. Якоби, И. В. Кокшайским занялись изучением механики полета птиц. За многие годы исследований большой коллектив энтузиастов выявил более десяти ранее неизвестных закономерностей феноменальной подъемной силы машущего крыла. (В частности, выяснилось, почему птицы, потеряв в веере крыла чуть не половину перьев, продолжают благополучно летать.)

Обнаружились любопытные вещи. Оказалось, что поверхность крыла должна быть не гладкой, а, как ни странно, шероховатой и в определенном направлении волнистой. Что крыло, сделанное не сплошным, а из отдельных перьев на конце при скорости 8 метров в секунду увеличивает свою подъемную силу вдвое! И так далее.

В результате солнечным осенним днем 1962 года на одном из подмосковных аэродромов можно было видеть такую картину...

По бетонной дорожке, плавно взмахивая гибкими крыльями девятиметрового размаха, мчался необычный летательный аппарат. Сильная струя воздуха, отбрасываемая машущими крыльями, заставляла никнуть траву по краям дорожки. Набрав скорость 25—30 километров в час, аппарат начал подпрыгивать. А еще через несколько секунд его колеса повисли в воздухе. Аппарат летал над аэродромом недолго, так как программа испытаний была рассчитана только на проверку тяги и подъемной силы. Однако первый же экспериментальный полет показал, что даже при очень небольшой скорости — вдвое меньшей, чем требуется самолету, — махолет с маломощным моторчиком в 18 лошадиных сил легко отрывается от земли.

Спустя полтора года, точнее, 19 апреля 1964 года, на стадионе «Динамо» в Москве были проведены соревнования уже нескольких моделей аппаратов с машущими крыльями. Присутствующие на соревнованиях воочию убедились, что полет на таких аппаратах абсолютно безопасен, так как махолет может садиться при нулевой поступательной скорости. А если вдруг в воздухе откажет двигатель? Это не страшно: махолет плавно спланирует на распластанных крыльях...

Бесспорно, это был успех. Но одновременно стало ясно, что знание нескольких десятков (десятков!) секретов, закономерностей и эффектов машущего полета еще далеко не приблизило к цели — созданию орнитоптера, который мог бы летать на трассах, перевозить пассажиров и груз.

Сколько же еще надо выяснить секретов и закономерностей птичьего полета, чтобы приблизиться к идеалу? Десять, сто, больше? Этого никто не знает, потому что строгой теории машущего полета нет до сих пор... И, как видим, дело тут не в недостатке усердия.

Все же для любого, глубоко изучившего проблему исследователя нет сомнений, что орнитоптер не фантастика. Это вполне осуществимый и весьма перспективный летательный аппарат будущего.

Вероятно, формула крыла орнитоптера не будет в точности повторять формулу крыла птиц — даже подражая, человек не копирует, а творит. Некоторые ученые при этом утверждают, что будущий махолет «...будет полнее отвечать требованиям человеческой практики, чем меньше он будет представлять собой точную копию птиц».

К этому мы еще вернемся. А пока скажем, что, помимо изучения полета птиц, у человека имеется еще один путь решения проблемы машущего полета.

Перспектива энтомоптера

Подавляющее большинство видов живых существ — это насекомые. Их полет — чудо и загадка природы. Так, например, согласно всем законам современной аэродинамики майский жук летать не должен. Однако, ниспровергая всю нынешнюю теорию полета и сбивая с толку специалистов по аэродинамике, это насекомое все же летает. И как! Жук то степенно сидит на земле, то вдруг отрывается от нее, в какое-то мгновение распрямляет крылья — и прямо ввысь по вертикали!