«Самым лучшим подарком были прозрачные крылышки, совсем как у стрекозы.
Их привязали Дюймовочке на спину, и она тоже могла теперь летать с
цветка на цветок». Помните эту сказку Андерсена? Большое внимание ученых, в том числе биомехаников, издавна привлекали полеты насекомых.
Эти существа могут летать в любом направлении, делать резкие повороты и
зависать на месте, совершать маневры, недоступные самым современным
реактивным самолетам. «А вертолет?» — скажете вы. Но разве возможно на
вертолете порхать, делать столь же точные подлеты, как бабочки — к
цветкам, и садиться на абсолютно неблагоустроенных площадках? Выдвигающиеся
крылья кузнечиков и жуков, грузоподъемность пчел и шмелей, виражи
стрекоз — все поражало, но оставалось непонятным. Самым обидным было
то, что с помощью обычной аэродинамики
— науки, применяемой при расчетах движения самолетов и вертолетов,
понять, как насекомым удается летать, оказалось невозможно. Например,
даже тщательный анализ не мог объяснить их высокую подъемную силу. А не разобравшись в этом, нельзя ничего позаимствовать. Однако
в последнее время в изучении движения этих крылатых существ наметились
сдвиги. Исследователи с помощью аэродинамической трубы наблюдали за
полетом крупной моли. Размах ее
крылышек достигает 10 сантиметров, а частота взмахов — 26 раз в
секунду. В опытах с помощью струек дыма удалось обнаружить крошечные
воздушные вихри, которые вились по крыльям моли, как маленькие смерчи. Оставалось
неясным, почему возникают такие спиральные потоки. Чтобы изучить
процесс в деталях, нужно было найти еще более крупное насекомое. Но где
взять подобных «великанов»? Пришлось создать механическую «моль»! Ученые
воспользовались тем известным из аэродинамики фактом, что быстрый поток
воздуха над маленьким объектом можно имитировать медленным потоком —
над большим объектом. И вот появилась рукотворная «моль», превосходящая
размерами обычную в 10 раз и намного реже хлопающая крыльями (ее
изображение — на рисунке слева). Модель обошлась ни много ни мало в 60
тысяч (!) долларов. Почему так дорого? Следовало учесть, что крылья
насекомых, а также птиц и летучих мышей представляют собой не жесткие,
как у самолетов, а гибкие конструкции (это прекрасно видно на правой
части рисунка). Во время движения они способны изменять форму,
изгибаться — ив этом, как предполагали исследователи, могла крыться
тайна возникновения подъемной силы. Представьте, сколько «умной»
электроники пришлось «запихнуть» в модель ради такой имитации! И вот
как только крылья механической моли начинали опускаться, у их передней
кромки возникали те самые крохотные вихри. Они, не отрываясь,
постепенно смещались вдоль поверхности крыльев. Этими воздушными
водоворотами и объяснялась высокая подъемная сила крыльев насекомого. Но
это лишь начало подробного исследования полета насекомых. Необходимо
продолжить эксперименты, в том числе и компьютерное моделирование. К
этим работам внимательно приглядываются военные: они с удовольствием
использовали бы крохотных роботов-насекомых для наблюдения за
противником с воздуха. Известно, сколько в свое время бились
инженеры над проблемой загадочной вибрации крыльев самолетов, часто
приводившей к авариям. А когда проблема была решена, обнаружилось, что
уже миллионы лет подобная вибрация устраняется у стрекоз с помощью
специального утолщения в крыле. Так, уже не в первый раз, прозевали
подсказку природы. Очень не хотелось бы снова попасть впросак...
