Техника - молодёжи 1997-09, страница 45
В тот день Ольга Михайловна рассказала мне много интересного. Например, до ее исследований считалось, что во время полета крылья насекомых погружены в так называемый ламинарный пограничный слой воздуха — он как бы сглаживает неровности, поэтому крыло в принципе может иметь любую поверхность. Но исследования показали, что ламинарный слой на нем отсутствует — значит, логичнее предположить, что сложный рельеф поверхности позволяет насекомым управлять вихревыми, турбулентными потоками. А именно: расчленяя поток на отдельные струи, ложбинки делают движение воздуха более упорядоченным и таким образом со здают дополнительную подъемную силу. Конечно, для авиационного инженера в структуре крыла мухи или бабочки много непривычного — хотя бы то, что желобки идут не поперек, а вдоль него. Но зкспери-мен ы показали, что при полете насекомого скорость пот оков у основания крыльев выше, чем у краев. Иными словами, крыло как бы засасывает воздух у основания, а затем распределив его по желобкам, направляет к краям. - Срылья некоторых насекомых делают до 10ОО взмахов в секунду. Скоростная киносъемка позволила увидеть то, что раньше было скрыто от людского взора, - рассказывала Ольга Михайловна. — Вот, пожалуйста... Она запустила узкопленочный проектор, и на небольшом экране я у идел.. морско го ската. По крайней мере, так мне показалось с первого взгляда. — Верно, — подтвердила Бочарова-Месснер, — определенное сходство в движениях есть. И там и здесь вдоль крыла идет своеобразная волна, вероятно, увеличивающая подъемную силу. Но сейчас вы видите полет бабочки, замедленный в 100 раз... Но я уж и сам осознал свою ошибку. Тем временем крыло на экране то и дело меня- метру. Кроме того, крыловая пластинка снабжена огромным колич ством механо рецепторов — крошечных щетинок они регистрируют скорость встречного потока и параметры образующихся завихрений, что облегчает нервной системе управление полетом. Остается лишь сожалеть, что подоб ной аппаратурой мы не можем оснастить самолеты и вертолеты. ХИТРОСТИ ПРИРОДЫ Необычен и привод у шестиногих летунов: строго говоря, крыльями они не машут. Крыловая пластинка крепится к мягкой перепонке, соединяющей тергит (спинную часть жесткого панциря-кутикулы) и плей-рит (боковую). Таким образом, крыло может двигаться почти свободно, опираясь лишь на крошечный столбик — прочный вырост на верхней части плеирита. Иначе говоря, оно работает как рычаг с плечами очень разной длины. А что особенно удивительно — мышцы, приводящие его в движение с ним самим не вязаны! Они перемещают вверх-вниз тергит, а уж тот тащит соответственно вниз вверх крыло — за ту самую перепонку, как за ремешок. Колебания тергита еле заметны глазу, но — благодаря разной длине плеч крыла как рычага обеспечивают большую амплитуду его взмахов. Столь, казалось бы, сложная система имеет свои плюсы. Известно, что сокращение мышцы вызывается нервным импульсом. Так вот ни у одного живого существа нервная система не способна выдать более 500 импульсов в секунду Тогда откуда же берутся 1000 взмахов в секунду' Есть предположение, что перемещение тергита вниз при сокращении одной группы мышц вызывает растяжение другой их группы — последние возвращаются в исходное положение уже «сами», без команды нервной системы. Один импульс — два мускульных акта — два взмаха. Неплохо' Затем, именно сочленение с твргитом — причина сложных движений крыла: не только вверх-вниз, но и вправо-влево. В результате координированной работы разных групп мышц его вершина описывает в воздухе что-то вроде объемной восьмерки. Когда сокращаются продольные мышцы непрямого действия (те самые, непосредственно с крылом не связанные), оно устремляется прямо вниз — но тут вмешиваются маленькие мышцы прямого действия, чьи волокна прикреплены вблизи его основания: они смещают маховую часть чуточку вперед. Достигнув нижней точки, крыло поворачивается вокруг своей продольной оси — плоскость его встает вертикально; в таком положении оно движется вверх и назад, ударяя по воздуху, будто весло по воде, и обеспечивая насекомому продвижение вперед. Дойдя до крайней верхней и задней точки траектории, крыло опять поворачивается вокруг своей продольной оси, принимая горизонтальное положение. — Такой затеиливый цикл движений не по силам современным летательным аппаратам, — сказала в заключение О.М.Боча-рова-Месснер.— Более того, исследователи не могут даже толком изучить аэродинамику крыла насекомого. Обычная продувка в аэродинамической трубе ничего не даст: ведь поток воздуха обтекает неподвижное, статичное крыло, тогда как на деле оно все время в динамике. Как моделировать такие вихри? Как заставить изолированное крыло двигаться нужным образом в эксперименте? Как, наконец, снять показания с каждой его точки?.. Современная техника тут бессильна. Остается обходной путь сравнительного анализа — чем я и занимаюсь. Бабочки, стрекозы, му Биологи за работой. Спрааа — О.М.Боча-рова-Месснер. Схема, показывающая, как летают насекомые. Синие стрелки — траектория полета, красные — направление движения крыльев. ло очертания: при движении вниз лопасть вздымалась куполом, на подъеме у нее отгибался край... — Такую эластичность обеспечивает сложная и в то же время практичная конструкция — комментировала Ольга Михайловна. — Крыло насекомого только кажется сухим, безжизненным: оно пронизано трахеями и нервами. Гемолимфа — жидкость, подобная нашей крови, — обтекает его по пери ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 ' 9 7 43 |
