Альманах «Знак вопроса» - ЗНАК ВОПРОСА 1994 № 04

Понятно, конечно, что для данных целей решетчатые конструкции из деревянных планок и даже из дюраля не годились. Здесь нужны были сплавы, могущие выдержать и высокотемпературный нагрев, и огромные механические нагрузки, возникающие при движении со сверхзвуковыми скоростями. Нужно было также прояснить, какой именно должна быть геометрия таких решеток, чтобы они одинаково хорошо работали в широком диапазоне скоростей, ведь они служат не только для планирования, но и для аэродинамического торможения, помогают снизить скорость спускаемого аппарата до того предела, после которого уже может вступить в действие парашютная система.

В общем, хлопот у разработчиков оказалось немало. Но их изобретательность преодолела все трудности. И в настоящее время ни один полет космического корабля «Союз» не обходится без простых по конструкции, но очень эффективно работающих решетчатых крыльев.

Ну а что же самолеты? Неужто они никогда не вернутся к полипланным системам? Трудно сказать определенно. Как показывают теоретические расчеты, решетчатые крылья благодаря их особым аэродинамическим качествам могут приблизить полет летательных аппаратов к птичьему, позволят резко и произвольно менять как направление полета, так и его скорость.

Раз уж мы заговорили о машущем полете, надо, наверное, сказать несколько слов и об его истории. Среди создателей махолетов немало изобретательных людей, и, похоже, они близки к решающему успеху.

Во всяком случае не столь давно американский авиаинженер и изобретатель П. Маккриди продемонстрировал машущий полет… птеродактиля!

А началось все с того, что в Техасе были обнаружены останки гигантского ископаемого летуна. У него оказался рекордный среди других существ, когда-либо обитавших на Земле, размах крыльев — почти 11 м! Подсчитали вес — около 70 кг. Как вообще такой гигант мог летать? Согласно законам аэродинамики, он должен был опрокидываться при полете назад. Птицы, к примеру, управляют своим телом в полете при помощи хвоста и оперения. У летающего же ящера ни того, ни другого. Может быть, стабилизатором ему служили голова и клюв? То есть летал он по известной среди авиамоделистов схеме «утка»…

Чтобы проверить это предположение, П. Маккриди и решил сделать летающую модель гигантского птеродактиля в масштабе 1:2.

Развлечение? Отнюдь. Для палеонтологов это экспериментальное подтверждение гипотезы. Для инженеров — повод для серьезного размышления и анализа, возможность накопить полезный опыт. Ведь машущий полет — один из самых экономичных. Кроме того, по своей маневренности птицы и насекомые намного превосходят самые совершенные летательные аппараты, построенные людьми.

Итак, П. Маккриди взялся за дело и за несколько месяцев создал конструкцию с размахом крыльев около 6 м и весом более 20 кг. В действие модель летающего ящера приводили три электромотора, питаемые от никель-кадмиевых аккумуляторов. Два мотора предназначались для движения крыльев вверх-вниз, а третий — вперед-назад. Чтобы смягчить полет, а заодно и сэкономить энергию, усилие моторов не сразу передавалось на крыло, а прежде запасалось в 66 каучуковых «мышцах». Они и заставляли крылья двигаться мягко, можно сказать, даже величественно.

Наконец для управления полетом необходим мозг. Настоящему ящеру в свое время оказалось достаточно мозга весом в несколько граммов. Искусственного же пришлось оснастить компьютером и несколькими автопилотами общим весом в несколько килограммов.

Вот птеродактиль взлетел и на глазах у нескольких десятков корреспондентов почти сразу же… рухнул на землю. Система управления не справилась со своей задачей в результате какого-то сбоя.

Конструктор, конечно, был расстроен, хотя и постарался не подать виду. «Теперь все мы наглядно убедились, что доисторический птеродактиль летал плохо», — прокомментировал он ситуацию на импровизированной пресс-конференции. Впрочем, автор вовсе не считает свою работу завершенной и когда-нибудь надеется создать махолет, который сможет поднять в воздух и человека.

На этом, наверное, можно было бы и закончить рассказ о неудачном эксперименте, если бы за ним не прослеживались гораздо более серьезные исследования и изобретения. Руководитель группы специалистов Нью-Йоркского университета Л. Бенет, занимающийся исследованиями полета насекомых, выразился совершенно определенно: «Если мы сумеем разобраться в аэродинамике полета майского жука, то либо откроем вопиющее несовершенство современной теории полета, либо выясним, что майский жук обладает каким-то до сих пор не известным способом создания подъемной силы».

Действительно, согласно теории ни майский, ни другие жуки летать не должны. Совершенно точно установлено, что их тоненькие хрупкие крылья, коэффициент подъемной силы которых меньше единицы, просто не способны поднять в воздух жука массой почти в целый грамм. Но жук-то летает!..

Некоторые причины такого несоответствия попытался понять киевский инженер В. Стоялов. После нескольких лет экспериментов он выяснил: майскому жуку в немалой степени помогают летать жесткие хитиновые надкрылья. Прежде чем взлететь, майский жук поднимает надкрылья под определенным углом кверху. Частые взмахи машущих крыльев образуют под ними зону повышенного давления. Выше надкрыльев, напротив, образуется зона пониженного давления. Подъемная сила возрастает, и жук благополучно взлетает.

И это только одна из тайн, окружающих полет насекомых и птиц. Взгляните хотя бы на крыло обыкновенной, а еще лучше фруктовой мухи через увеличительное стекло или под микроскопом. С точки зрения современных специалистов по самолетостроению, мушиное крыло — форменное аэродинамическое безобразие. Оно все в желобках, вмятинах, микроскопических волосках… Такое крыло словно бы специально предназначено для того, чтобы взвихривать, взбаламучивать воздушный поток вместо того, чтобы его сглаживать, как это делают авиаконструкторы на крыльях современных летательных аппаратов.

Впрочем, так оно и есть на самом деле. Об этом свидетельствуют специальные исследования. До сих пор считалось, что во время полета крылья насекомых и других летунов погружены в так называемый ламинарный пограничный слой воздуха, который сглаживает все неровности. Однако последние данные заставляют эту точку зрения пересмотреть: судя по всему, на машущем крыле такой слой отсутствует. При машущем полете, видимо, выгоднее использовать как раз турбулентные вихри для получения большей подъемной силы. Сложный же рельеф поверхности крыла позволяет живым летунам лучше управлять воздушными потоками.