Техника - молодёжи 1969-05, страница 40

щий шаг в создании знаменитого возвращающегося бумеранга, изумившего впоследствии весь мир.

К а и л и также применялся австралийцами в бою. А на охоте с его помощью чаще всего били рыбу на мелководье. Ловкий «рыбак» за час добывал около десятка рыбин, весом более килограмма каждая. Можно понять, почему аборигены стремились усовершенствовать обычную дубину, приспосабливая ее для охоты и для сражения. Но почему их так заинтересовало свойство каили изменять траекторию? Что побудило их в течение веков методом проб и ошибок вырабатывать технологию изготовления возвращающихся бумерангов? Ради чего, наконец, туземцы тратили силы и время, учась технике фантастических бросков?

Первое объяснение, которое приходит в голову, очень просто: в случае промаха охотник, не двинувшись с места, получал свое орудие обратно в руки. Это Ли не блестящий способ сберечь силы и не упустить дичь!

Однако возвращающийся бумеранг никогда не применялся в бою и редко на охоте: вес его обычно не превышал 200—300 г. Полумистическое оружие, поражающее, если верить россказням «очевидцев», врага или крупных животных, а затем летящее к ногам метателя, оказывается, всего лишь безобидная игрушка! Почему же все-таки аборигены сознательно добивались возвращения, облегчали снаряд, изгибали его над дымным костром, закручивали, буквально отгрызали лишнее дерево зубами — словом, выполняли скрупулезную, но, в сущности, не сулящую никакой выгоды работу? Какая практическая потребность вызвала появление даже крестообразного бумеранга — двух связанных между собой дощечек?

Как это ни парадоксально, возвращающийся бумеранг был не более как игрушкой, развлечением «детей природы». Иногда целью становился кол, вбитый на приличном расстоянии от «линии огня». Бумеранг должен был пролететь вблизи него и возвратиться обратно. Апофеозом соревнований становился, конечно, эффектный «пилотаж», замысловатые петли, совершаемые снарядом. Аборигены, живущие на грани голодания, изобрели только для забавы замечательно сложный снаряд. Сложный не столько устройством, сколько сочетанием сил, появление которых неосознанно вызывал, бросив бумеранг, первобытный человек.

ЛОВКОСТЬ плюс АЭРОДИНАМИКА

Возвращающийся бумеранг преподнес исследователям Австралии Флиндерсу, Боудену и Кингу немало чисто этнографических загадок. Поломать голову над физикой его полета они предоставили профессору механики Мак-Кулло-чу. 1837 год ознаменован выступлением профессора на заседании Ирландской академии и стал началом самого серьезного изучения снаряда.

Статьи о бумеранге, пестрящие формулами, уравнениями, цифрами, время от времени появляются в толстых томах европейских научных журналов. Но мощный толчок, привлекший внимание многих исследователей к бумерангу, дала статья, опубликованная ровно сто

лет назад в германских «Анналах физики и химии».

С подлинно немецкой основательностью ее автор, берлинский профессор Е. Эрдманн, систематизирует траектории и пытается объяснить причины поведения бумеранга. Ошибаясь в деталях, он понял главное — в странном поведении этого снаряда «виновны» аэродинамические силы. За сотни, тысячи лет до изобретения аэроплана и вертолета первобытный человек запустил совершенный летательный аппарат!

Европа, с жаром предававшаяся тогда подъемам на воздушных шарах и опытам с летающими моделями будущих аэропланов, оказалась благодатной почвой для увлечения бумерангом. Тогда-то и засвистели бумеранги над зелеными университетскими лужайками. Иногда ареной становился стадион, где за полетом могли следить тысячи зрителей. Особенно искусным метателем был знаменитый американец физик Роберт Вуд. Запущенные его рукой бумеранги неизменно вовращались обратно. Только раз один из зрителей помешал профессору. Бумеранг, просвистевший над трибунами, разнес в клочья неосторожно поднятый зонтик и, естественно, не вернулся.

Однако какие силы принесли бы снаряд обратно, не окажись на его пути преграды? Чтобы лучше разобраться в этом, мысленно рассмотрим «крупным планом» весь полет бумеранга.

Вопреки распространенному мнению из руки метателя он вылетает, вращаясь в почти вертикальной плоскости. Поворот плеча и быстрое распрямление руки в локте придает снаряду поступательное движение, резкий рывок кисти — вращательное со скоростью 10—12 оборотов в секунду. Именно умение сообщить движением кисти нужную «программу» полета и отличает мастера-ме-тателя.

По своей геометрии бумеранг напоминает воздушный винт. Две лопасти, поперечное сечение, по форме похожее на аэродинамический профиль: одна сторона плоская, другая — выпуклая. Так же как и у любого пропеллера, лопасти закручены по отношению друг к другу. Если бумеранг быстро вращается, воздушный поток набегает на лопасти под некоторым улом атаки — на них образуется подъемная сила.

В момент броска, когда бумеранг обращен выпуклой стороной влево (если смотреть на метателя сзади), эта сила направлена тоже влево. Снаряд по

инерции летит сначала прямо, но под действием боковой силы начинает отклоняться и делает левую петлю. В случае удачного броска он возвращается к метателю и падает к его ногам. Если энергия броска еще не иссякла и аэродинамическая сила все время направлена влево, бумеранг идет на второй круг. Но почему все-таки возможны другие, более сложные фигуры «пилотажа»? Как объяснить, например, «восьмерку»?

Оказывается, аэродинамическая сила лопастей меняет свое направление во время полета бумеранга. Она остается всегда перпендикулярной к диску вращения, который сам не сохраняет начального вертикального положения. К концу первого круга он может быть расположен горизонтально или завалиться в ту или иную сторону. Если влево — выполняется второй круг перед лицом метателя; вправо — описывается «верхняя» петля «восьмерки». Аэродинамическая сила лопастей неизменно тянет снаряд в сторону и заставляет выделывать круги. Словом, весь полет программируется положением диска вращения, который измеряет свой наклон по той же причине, по которой поначалу гибли автожиры — первые по-настоящему способные летать винтокрылые машины.

Поворот диска происходит оттого, что лопасти попеременно идут то в направлении полета, то ему навстречу.

Обычно при броске в каждый момент верхняя лопасть движется с большей скоростью (на ней поступательная и окружная скорости суммируются) по отношению к спокойному воздуху, чем нижняя. Подъемная сила верхней лопасти, следовательно, тоже больше. Возникает момент, который стремится опрокинуть диск вращения. Происходит то же самое, что и на несущем винте автожира и вертолета. Знай изобретатель автожира Хуан де ля Сиерва о существовании кренящего момента, он избежал бы непонятных курбетов своего детища. Не успев взлететь, машины вдруг опрокидывались.

Бумеранг же вопреки ожиданиям под действием кренящего момента заваливается в противоположном направлении — в сторону лопасти с большей подъемной силой. Так сказывается гироскопический эффект. Вращающийся с большой скоростью гироскоп отвечает на действие приложенного момента изменением своего положения в пространстве — прецессией. Бумеранг ведет себя как гироскоп, он как бы забирает влево и одновременно кренится

35