Техника - молодёжи 1975-09, страница 45

Частота колебаний может быть не только звуковой, но и инфразвуко-вой, амплитуда колебаний — от долей миллиметра до критической величины, зависящей от сложного соотношения амплитуды, частоты, скорости потока, угла атаки и площади активного тела.

Итак, основное достоинство ПКП — способность терять скорость, не встречая лобового препятствия. Эта способность находится в прямой зависимости от амплитуды и частоты поперечных колебаний и в обратной зависимости от скорости потока.

Вы уже догадались: раз поперечно колеблющийся поток увязывается с машущим крылом, то последнее, опускаясь сверху вниз (в тягообра-зующем полуцикле маха), очевидно, должно еще и вибрировать? Так оно и есть. Крылья птиц, летучих мышей, гладкокрылых насекомых, плавники дельфинов, китов и им подобных вибрируют.

Не пытайтесь обнаружить вибрацию, дергая пойманную птаху за крылья.

Дело в том, что у птицы есть совершенно четкое «представление» о полете, оно основывается на ряде благоприобретенных, условных рефлексов. Птица не станет «включать» вибрацию, когда это не нужно.

И все же тут можно схитрить. Возьмите из гнезда птенца воробья, готовящегося к первому полету, но еще не летавшего. Что касается «представлений» о полетах, то малыш живет пока что в мире безусловных рефлексов, заложенных в его мозг генетическим путем.

Итак, взяли птенца. Расправьте ему крыло. Вы видите — оно вибрирует! Тело птенца не дрожит — значит, вибрация вызвана не испугом и не холодом. Просто так нужно. Он «думает», что летит.

Дайте птенчику и в самом деле немного полетать. Поймате его снова. Расправьте крыло. Вибрирует? Нет! Он узнал, что такое настоящий полет, и теперь тайна предков под надежным замком.

Что же это дает практически?

Во-первых, согласно закону Бер-нулли с падением скорости потока его статическое давление на крыло увеличивается. Это само по себе очень много значит.

Рис. 1 Векторное сложение продольной и поперечной составляющих скорости в поперечно-колеблющемся потоке (ПКП).

Рис. 2. Схема «чуткого пламени».

Рис. 3. Динамическая воздушная подушка, созданная ПКП под машущим вниз крылом птицы. Для удобства изображения профиль крыла наклонен передней кромкой вниз. Угол атаки (.а ) должен быть положительным. Пунктиром обозначена вибрация крыла и струек воздуха в динамической воздушной подушке (в «кармане»).

В

Ртах J J Рг

Ж

Pep Ы Рср

г

ктах

С

Во-вторых, и это главное, благодаря ПКП под крылом происходит явление, давно известное науке, но совершенно несвойственное ни одному из созданных человеком летательных аппаратов.

Во всех учебниках по элементарной аэродинамике написано, что если один из двух идущих рядом и в одном направлении потоков имеет большую скорость, то он изменяет свое первоначальное направление и завихряется в сторону потока меньшей скорости.

В нашем случае на махе крыла сверху вниз ближний слой встречного потока (рис. 3), граничащий с крылом, превращается р ПКП и тормозится, а дальний слой остается обычным ламинарным потоком. Его скорость выше скорости ПКП. Дальний слой встречного потока загибается вверх в сторону ПКП, а значит, и в сторону крыла, образуя с последним своеобразный «карман», препятствующий свободному продвижению ПКП вдоль крыла. Это и приводит к необычно высокому возрастанию статического давления под передней частью крыла. «Карман» очень динамичен. Появившись у передней кромки, он быстро вздувается и распространяется вдоль хорды в направлении задней части крыла. Здесь между крылом и дальним слоем встречного потока остается узкий канал, по которому устремляется раскрепощен чый от ПКП воздух, отработавший свое в динамической воздушной подушке («кармане»). Скорость этого воздуха относительно велика (у многих птиц крылья издают свист), а его статическое давление ничтожно. Вот почему задняя часть крыльев у птиц и насекомых тонкая.

Можно предположить, что в задней части крыла получается обратная картина: скорость ближнего слоя (бывшего ПКП) выше, нежели дальнего. Значит, ближний слой частично загнется в сторону дальнего, и исходные линии встречного потока будут почти восстановлены.

Машущее крыло животного не разбазаривает энергию на ненужные завихрения окружающей среды, которые в изобилии оставляет за собой любой рукотворный летательный или плавательный аппарат.

Теперь легко объясняется принцип действия «неподвижных» плавников дельфина и других его сородичей, динамика висячего полета и полета задним ходом, загадочная «восьмерка», которую описывает крыло пчелы, секрет неутомимости летающих животных...

Цель этого краткого доклада — привлечь внимание специалистов к моей находке и тем самым сдвинуть разработку темы машущего крыла с мертвой точки.

43