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

Полет майского жука был темой специального исследования (или, может быть, расследования...). Вот к какому выводу пришел руководитель этих изысканий, американский ученый

Леон Беннет: «Если мы сумеем определить аэродинамику полета майского жука, мы или обнаружим какое-то несовершенство современной теории полета насекомого, или откроем, что майский жук обладает каким-то неизвестным нам способом создания высокой подъемной силы».

Конечно, далеко не все насекомые хорошие воздухоплаватели, не все задают нам столь волнующие загадки. Но всякий раз, когда мы узнаем что-то новое в летательных способностях насекомых, нас охватывает изумление. Вот, скажем, крыло мухи. На первый взгляд это нечто простое, безжизненное. Но давайте приглядимся. Каркас из тончайших полых жилок. Ячейки затянуты прозрачной мембраной. Все вместе напоминает распущенный зонт с материей, натянутой на стальные прутья. Такое строение обеспечивает крылу большую гребную поверхность при минимальной затрате материала и минимальном весе. При всей кажущейся эфемерности конструкция позволяет осе делать от 165 до 247 взмахов в секунду, шмелю — до 233, комнатной мухе — до 300, комару — около 600! Но и это не предел: комары-дергуны и комары-мокрецы делают до 1000 взмахов в секунду. Столь напряженный ритм работы крыльев убедительно говорит об их колоссальной прочности.

Но изумительно не это. Изумительно то, что «простое», «безжизненное» на вид крыло являет собой своего рода аэродинамическую лабораторию с множеством приборов, которые регистрируют скорость встречного потока воздуха, крутящие моменты, осязают и так далее и тому подобное. А многие из них без лупы и разглядеть-то нельзя... Можно только пожелать, чтобы самолеты будущего располагали комплексом столь же точных, малогабаритных и надежных в работе приборов!

В 1937 году в одном из солидных американских журналов появилось сообщение о том, что определенный вид мух способен летать со скоростью до 1554 километров в час. Публикация была воспринята по-разному: одни читатели были ошеломлены сообщением, другие приняли сенсацию восторженно. Но все это длилось недолго — возмущенные физики заявили, что в рамках элементарных законов природы полет мухи со сверхзвуковой скоростью невозможен. Достоверные сведения о скорости полета насекомых далеко не столь сенсационны... Хотя с какой точки зрения посмотреть! То, что бабочка олеандровый бражник покрывает расстояние в 1200 километров менее чем за сутки, может быть, и не слишком впечатляет. Больше изумляет способность стрекозы-дозорщика подолгу сопровождать учебный самолет, летящий со скоростью 144 километра в час. Однако удивление наше возрастет еще больше, если мы сравним не абсолютную, а относительную скорость перемещения самолетов, птиц и насекомых. Первенство в абсолютной скорости держит, разумеется, самолет. Для примера сопоставим полетные характеристики пассажирского лайнера, стрижа и шмеля: соответственно будет 900 километров в час, 100 километров в час, 18 километров в час. Но если сравнить их относительные скорости, то есть подсчитать, сколько раз за единицу времени самолет, стриж и шмель успеют отложить длину своего тела в полете, то выяснится, что относительная скорость больше всего у шмеля и меньше всего у самолета!

Насекомые держат первенство и по экономичности полета, здесь они превосходят даже птиц. Но, пожалуй, самое завидное их свойство — это способность взлетать и садиться где угодно (стартовой площадкой для них может служить даже колышущийся на ветру цветок). Ведь, говоря о несовершенстве современной авиации, мы не упомянули о такой острой проблеме, как растущая протяженность взлетных полос. Чем выше скорость самолета, тем, естественно, длиннее путь его разбега и торможения. В результате за последние тридцать лет протяженность посадочных полос возросла с 700 — 800 метров до 2,5—3 и более километров. Размеры взлетно-посадочных полос, рев двигателей при старте заставляют выносить аэродромы далеко за город, отчего складывается всем известный парадокс, когда на дорогу до аэродрома и с аэродрома времени иной раз уходит больше, чем на сам перелет. (Так, полет от Москвы до Ленинграда составляет лишь треть общего времени, которое тратит пассажир...) Вдобавок размеры взлетно-посадочных полос резко сужают транспортные возможности авиации; тяжелые грузовые самолеты выгоднее легких, но принимать их могут только крупные города.

Но ведь теперь появились самолеты с меняющейся геометрией крыла, благодаря чему вертикальный взлет и посадка, наконец, стали реальностью? Да. Выходит, проблема решена, и тут уже нет смысла завидовать птицам и насекомым? Увы! Проведенные в США исследования показывают, что даже высокосовершенные аппараты вертикального взлета и посадки будут стоить почти вдвое дороже обычных самолетов. Почти столь же высокими окажутся и эксплуатационные расходы.

Так что насекомоподобный аппарат — этномоптер нужен и здесь. (Не могу не привести два примера, которые демонстрируют головокружительные пилотажные способности насекомых: одна из сирфид может неподвижно зависать... спиной вниз; муха хризотоксум кувыркается в воздухе со скоростью один поворот за тысячную долю... секунды!)

Создание энтомоптера — дело абсолютно реальное. Но ему повезло меньше, чем орнитоптеру, — им занимались не так усердно. Об этом стоит пожалеть. Не потому, что секреты насекомых раскрыть легче (хотя, кто знает — крыло насекомого все-таки проще птичьего). И не потому, что через насекомых проще выйти к цели, нет. Ведь небольшие размеры насекомых, их малый вес обусловливают совсем другую аэродинамику, чем та, которая возможна для больших тел, и тут нельзя исходить из закона подобия. И все же сопоставление полета насекомых с полетом птиц и самолетов, единый подход к этой проблеме, вероятно, помогли бы быстрей создать общую теорию машущего полета. Здесь уместно такое сравнение: если бы изучение, скажем, звезд-гигантов велось обособленно от изучения всех других светил, если бы наблюдения сопоставлялись несистематически, то еще вопрос, имели бы мы сегодня общую теорию эволюции звезд...

Сами энтомоптеры, поскольку законы, найденные при изучении насекомых, вряд ли удастся распространить на крупные летательные аппараты, будут скорей всего относительно небольшими. Но в «малой авиации» они, очевидно, смогут сыграть выдающуюся роль, став своего рода «воздушными автомобилями». И какими! Достаточно сказать, что энтомоптер размером с «Волгу» или «Москвич» потратит на перелет от Москвы до Ленинграда всего десять литров бензина... Это, безусловно, мечта, но у нее есть реальное основание.

Виток спирали

Легендарный Икар летал на птичьих крыльях. В реальной жизни за тысячелетия до Икара в воздухе уже реяли летательные аппараты — планеры. Их, как нам недавно показали археологи, знали еще древние египтяне, хотя о том, как они использовались, нам ничего не известно.