| |
|
А. Волков
Полет бражника
в аэродинамической трубе
|
По всем канонам аэродинамики насекомые летают вопреки ее законам. В самом деле, если рассчитать подъемную силу той же мухи по формулам, используемым в самолетостроении, она окажется настолько малой, что вряд ли удержит в воздухе даже ее крошечное тельце.
Прояснить загадку решила группа ученых из Кембриджского университета (Великобритания) во главе с Чарльзом Эллингтоном. Зоологи воспользовались аэродинамической трубой. Поместили туда бражника Manduca sexta, а чтобы картина была наглядной -- направили струю дыма. Стереоскопическая фотокамера зафиксировала все стадии полета, а ученые, проанализировав снимки, расшифровали происходившее. Давайте вместе с ними проследим за полетом бражника.
Вот насекомое опустило крылья. Их передние края рассекли воздушный поток. Струя воздуха, подкрашенная дымом, обтекла крыло сверху и по высокой дуге возвратилась обратно. При этом образовались завихрения, повлекшие за собой разрежение. Оно-то, видимо, и создало дополнительную подъемную силу.
Чтобы поточнее выяснить физический механизм формирования вихревых потоков, исследователи построили механическую модель насекомого. Правда, размах крыльев искусственного летуна был раз в 10 больше, чем у бражника, и равнялся 1 м. Но модель оказалась вполне способной имитировать динамику работы крыльев насекомого. Для наглядности наблюдения за происходящим в аэродинамическую трубу опять-таки добавляли струйку дыма. Его узоры весьма четко демонстрировали характер обтекания.
|
|
По струйкам дыма, нагнетаемого в аэродинамическую трубу, исследователи стараются проследить, как распределяются воздушные потоки, благодаря которым бабочка удерживается на лету
|
Когда "бабочка" опускала крылья, то одновременно смещала их несколько вперед. Это "продольно-поперечное" движение и порождало завихрения. Но не только оно. Прежде чем опустить крылья, "бабочка" поворачивала их так, что угол атаки оказывался необычайно большим. Если бы крылья удерживались в таком положении чуть дольше, то она потеряла бы скорость и упала на землю. Но "бабочка" прибегает к этому лишь на мгновение. И этого достаточно, чтобы возникла значительная подъемная сила.
Модель также показала, как распределяются вихревые потоки. Мало того, что струйки воздуха совершают вращательное движение, они еще и движутся по спирали -- поступательно, словно штопор. Направлено движение воздуха от основания крыла к его кончику. Это продлевает действие подъемной силы. В итоге одного взмаха становится достаточно, чтобы поднять в воздух груз, в 1,5 раза превосходящий собственный вес бражника.
|
|
|
|
Опыты с моделью показали: в момент взмаха крыльев возникают круговые завихрения. Устремляясь вверх, они и поддерживают насекомое в воздухе
|
Очередная задача исследователей -- попытаться выяснить, каким образом насекомые успевают контролировать свои сложные и стремительные маневры.
|
