Техника - молодёжи 1997-09, страница 46
хи, — как по-разному все они летают, и какие разные у них крылья! Но много и общего: направление бороздок, ряды щетинок, округлая форма заднего края... Видимо, именно зти признаки — потому что они общие — и помогают насекомым летать, на них-то и нужно обратить особое внимание. Понятно, из сказанного не следует, что мы должны в точности копировать насекомых: не забудьте, они маленькие, и воздух для них — куда более плотная и вязкая среда, чем для птиц, а тем паче для самолетов. Нужно сначала выявить физические закономерности полета насекомых, облечь их в строгую математическую форму, а тогда уж приниматься за моделирование. КИБЕР-КОМАР И ДРУГИЕ ...Покидал я лабораторию Ольги Михаиловны с чувством, будто мне показали кусочек завтрашнего дня. Но, честно сказать, я никак не предполагал, что конструирование «вихрелетов» затянется столь надолго. Что же мы имеем сегодня, спустя полтора десятка лет? Извините, дальше придется оперировать в основном зарубежными данными — наша наука по независящим, как говорится, обстоятельствам осталась на точке замерзания. За рубежом, правда, поначалу тоже не могли похвастаться особыми достижениями. Но потом... «В 70-е гг. некоторые разработки как технического, так и теоретического плана наконец-то позволили серьезно подойти к вопросам конструкции крыла насекомого»,— писал в начале 90-х гг. журнал Scientific American. Пионерами в данной области стали Т.Узйс-Фох, Г.Раннелс и Ч.Эллингтон из Кембриджского университета, а также фотограф из Сассекса С.Дальтон, сделавший серию потрясающе четких снимков летящих насекомых на разных фазах работы крыльев. Впрочем, и наши ученые тогда не уступали ведущих позиций: например, исследования группы А.К.Бродского из Ленинградского университета вызвали большой интерес в научном мире. Ученые выделили 4 основных способа создания подъемной силы, сопряженные с деформациями крыльев (см. схему). Т.Уэйс-Фох указывает, что наездник Encarsia formosa плотно захлопывает их в верхней точке взмаха, затем разводит — сначала передними краями, потом задними (а). При раздвигании возникают завихрения воздуха, а в момент полного разведения крыльев в стороны подъемная сила достигает максимума. Два других механизма описал Ч.Эллингтон. Один из них (б) состоит в том, что крылья в верхней точке взмаха соприкасаются всей поверхностью, а по мере опускания постепенно раздвигаются. При другом способе (в) они сильно сближаются, но Четыре способа генерирования подъемной силы. контактируют лишь задними краями и сразу разводятся, перемещаясь передними (ведущими) краями книзу и в стороны. Наконец четвертый механизм, описанный А.Бродским, И.Цанкером и А.Энно (г): в конце маха вниз движение крыла замедляется, оно резко складывается по линии поперечного сгиба а при подъеме закручивается, быстро распрямляясь. В результате часть поверхности крыла, прилегающая к его вершине, стремительно ускоряется, что порождает дополнительную подъемную силу. Кроме того, сами крылья по строению сгруппировали в несколько типов. Например, тип А (к нему относятся передние крылья многих бабочек) характеризуется наличием сильно развитых опорных участков спереди и сзади и неспособностью к скручиванию по всей длине; В (задние крылья тех же бабочек) — с широким, мягким и гибким веером по заднему краю, обеспечивающим резкое увеличение поверхности в нужный момент; С — скручивающиеся, приспособленные к медленному полету и даже зависанию в воздухе... Количественное накопление знаний в конце концов привело к качественному скачку: недавно создали кибер-насекомых по образу и подобию настоящих. Кроме упомянутого в письме И.Малахова робота-мухи из Англии, свой первый полет совершил искусственный комар, построенный японцем Хирокуми Миурой, профессором механоинформатики Токийского университета. Комарик продемонстрировал способность взлетать аж на 2 дюйма. Крылышки его сделаны из тончайших лепестков кремния, покрытых намагниченным никелем; управляются они переменным зле-ктромагнитнь м полем. В будущем году Миура надеется сделать механическую пчелу, использовав техническую идею одного токийского школьника. Она будет не только летать, но и вести анализ нектара и пыльцы на цветках... В ПОЛЕТ, ВИХРЕЛЕТ? Главная задача подобных «тоже насекомых» — конечно, накопление сведений о машущем полете, отработка наиболее рациональных конструкции Следующий шаг — постепенное укрупнение моделей. Не думайте, что все сведется к слепому копированию патентов природы. Неудачи бионики, о которой так много говорили лет 15 — 20 назад, дали понять, что имитация природных конструкции нам зачастую не под силу. Инженерам остается лишь искать закономерности и применять их к своим разработкам. Что получается — вы могли узнать опять-таки из наших публикаций, например, о беспилотном летательном аппарате с так называемым свободным крылом («ТМ», Np 2 за 1997 г.). Ну а там, возможно, дойдет очередь и до мухолета — заветной мечты цитированного выше В.Филиппова. Еще раз ему слово: «Вихрелеты, к которым относится наша «муха», очень экономичны в смысле расхода энергии на вертикальную тягу. Коэффициент полезного действия так велик, а потери настолько ничтожны, что мотор оказался вроде мотоциклетного». Кстати, с проблемой старта конструкто ру-самоделыдику помогла справиться дочь. Увидев получающееся сооружение, она запела: «Вот прыгает кузнечик коленками назад». Эврика! Что может быть лучше стартового устройства, сделанного по тому же принципу? Никакого разбега не надо! В общем, чтобы перейти от теории к практике, осталось немногое: отыскать такую женщину («Шерше ля фам!»), которая действительно заставит своего мужа сконструировать, построить или, по крайней мере, финансировать разработку вихреле-та. Так что задело, милые наши россиянки! На вас вся надежда... □ О Когда материал о мухолетах был уже подготовлен к печати, редакция получила еще одно сообщение на ту же тему. В Университете Джорджия (США) только что состоялась международная конференция, где обсуждались перспективы развития мухолетов-вихре-летов и им подобных летательных аппаратов. Перед началом конференции ее участникам показали шпионский фильм, в котором злодеи-преступники, чтобы неитра лизовать главную героиню, сующую свой любопытынй нос куда не следует, используют... кибернетическую осу! Та влетает в комнату, где отдыхает ничего не подозревающая девушка, прямо с лету вонзает жало со снотворным ей в шею — мадему ЗАРЯ МИКРОШПИОНАЖА азель бац на ковер и уже не чувствует, как ее выносят... «Создание таких микролетов — дело ближайшего будущего, — заявил во вступительном слове председательсвующий, профессор С.Дик. — Ведь беспилотные самолеты-шпионы — давно не диковинка. Но и сейчас они — по большому счету — лишь усовершенствованные изделия кружка авиамоделистов, хотя и нашпигованы последними достижениями микроэлектроники. Наша задача — разработать принципиально иные аппараты, не только компактные, но и обладающие искусственным интеллектом, по скольку с помощью дистанционного управления за такими крохами попросту не уследишь». Назначение у летающих микророботов, как вы уже поняли, будет то же, что у их громоздких предшественников: разведка. Они должны проникать туда, где человеку не спрята ься. Например, какая служба безопасности обратит внимание на муху, жужжащую над головами участников секретного совещания? В ней не так-то про сто распознать агента с подслушивающей аппаратурой .. К тому же мухолеп можно снабдить искусственными органами чувств, на много порядков более чувстви- Т Е ХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 '9 7 |
