Летать может каждый. Так будет ли человек когда-нибудь летать как птица? Веды могли бы научить полетам

Открытие 1БК – может ли оно подвести? Краеугольным камнем многих искусственных систем является слабое открытие одним без козыря. За этим стоит определенная логика: ваша собственная рука довольна слаба, сила в пределах 11–12 очков, следовательно, у оппонентов есть очень

Мастером может быть любой В 2003 году я оказался на концерте Джеффа Малдура, известного блюзового и фолк-музыканта, который играет на сцене уже более сорока лет. Я сидел в десятке метров от него в маленьком зальчике и был заворожен гениальностью его игры на гитаре. Он

Кортизон является болеутолителем, хотя и может ускорить процесс естественного выздоровления, которое может оказаться неполным в случае излишней спешки. Слишком длительное использование кортизона может, однако, ослабить ткани и вызвать

Часть 3 Что может мозг Глава 23. Сам себе врач Когда заболевает ребенок, лечение его целиком и полностью зависит от других. Врач предписывает медикаменты, родители и бабушки следят, чтобы лечение проходило согласно предписанию. С годами в сознании ребенка в вопросах

«Русские пингвины» учатся летать Распад Союза. Отъезд первых российских игроков в НХЛ. Наступили смутные времена. Деньги обесценились. Сбережения, которые у нас были, превратились в копейки.Но Виктор сразу для себя решил, что останется на Родине. Мы с ним эту тему

Первая ракета не взлетела. Она взорвалась прямо на стартовой площадке. Какой-то умник посоветовал моему брату подсыпать в «баки» с топливом порошок магния вместе с марганцовкой и, как только последний поднес горячую спичку к соплам маршевого двигателя, которым являлась, ни много ни мало, банка из-под бездымного пороха «Сокол»,- раздался взрыв. Глаза у брата остались целыми.
В нашем маленьком, тогда еще, городке на такие события реагировали спокойно, так как населяли его сплошь авиаторы, а значит и дети авиаторов. А когда собираются вместе дети пилотов, штурманов, радистов, техников, инженеров – получается довольно гремучая смесь. Во-первых. А во-вторых, если ты, сидя на горшке, уже ничего кроме рассказов про небо и полеты не слышишь, то не мудрено, что вся эта гремучая смесь стремилась в небо. В прямом и переносном смысле.
Порошок магния и марганца в следующей ракете был помещен во вторую ступень, которая по замыслу конструктора должна было отделиться на высоте метров сто и произвести фейерверк. Для этого она, вторая ступень (банка из-под дроби), прикреплялась к первой (опять же из-под «Сокола») полоской папиросной бумаги, сгоравшей при передаче огня между ними. Зажигание было осуществлено со всеми мерами предосторожности по «бикфордову» шнуру – шпагату, смоченному хлопковым маслом. Старт прошел успешно и эффектно. В шесть утра местного времени. В воскресенье. Правда траектория полета несколько не совпала с расчетной, но приехавшие пожарные в считанные минуты затушили огонь на балконе второго этажа соседнего дома. Так, что всё для всех кончилось красиво за исключением задницы моего брата, которая долго ещё после дня рождения, в ознаменование чего и был осуществлен запуск, горела как сопла маршевых двигателей от воспитательного воздействия на неё ручищ моего отчима, из охотничьего ящика коего и были извлечены элементы конструкции и топлива.
Старший брат не искушал судьбу. Он вплотную занялся баллистикой – этой прабабкой авиации и космонавтики. Рогатки его были произведением искусства. Делались они, в основном, из дерева вишни. К торцам
V-образного сучка прибивались кожаные петельки, к которым привязывались жгуты из круглой резины(почему-то её называли венгеркой),добываемой в авиамодельном кружке. Сам авиамоделизм был не в почете, так как являл собой несколько постное занятие.Без изюминки. Другие концы жгутиков крепились опять же к кожаной полоске, вырезаемой, как правило, из язычков туфлей. Завершала изделие красивая резная ручка. Было выяснено, что наиболее правильный полет снаряда обеспечивали шарики от подшипников, наибольшая убойная сила – у гаек (воробьёв и горляшек жарили на палочках над костром в скверике под памятником Сталину, которого позже сменили на Циолковского), а для повседневного баловства использовалась галька. Как интересно было наблюдать, сидя на пологой крыше пятиэтажного дома и стреляя по окнам второго этажа соседнего такого же, за реакцией жителей,раскрывавших уже разбитые окна и орущих вниз на ни в чем не повинную детвору. С рогатками было покончено, когда лучший образец украли, а укравший попал камушком в глаз соседнему мальчику. Пострадавшего звали Боря Иоффе. Евреев у нас было много, но в нашем дворе жил один. Не то, чтобы мы их недолюбливали, но откуда-то взялось и крепко засело в детских головах поверье, что на свою Пасху все евреи пьют детскую кровь. А тут ещё Боря стал ходить с перевязанным глазом, как Нельсон или Билли Бонс, чем от зависти был окончательно отторгнут из наших рядов.
Брат занялся бумерангами. И вскоре воздушное пространство нашего двора, обрамленного с трех сторон двухэтажными двухподъездными домами, а с четвертой – рядом кладовок, со свистом прорезали десятки Г-образных дубин, разбивая стёкла и горшки с цветами на балконах. Бумеранги раскрашивали яркими красками, облегчали, утяжеляли проволокой и свинцом от самолетных аккумуляторов, меняли профили крыльев и в конце концов они стали возвращаться в запускающие их руки. Но не все. Под один из них выскочил из подъезда Боря Иоффе. Потом он походил на партизана с перевязанной головой. Зато Борис Исаакович не пошел в авиацию. Он стал травматологом. Одним словом это был авиагородок. Образование это, существовавшее в нашем городе наряду с другими, не менее значимыми названиями для своих обитателей и слуха посторонних, - соцгород, ТашМИ, греческие городки, Тезековка, Болгарка и др., было какой-то специфической субстанцией, в которой рождались, жили и умирали под круглосуточный шум моторов, песни подгулявших авиаторов, звуки коммунистических маршей. Население, не особо утруждая себя лезть в личную и общественную жизнь окружающих соседей, тем не менее подробнейшим образом знало все нюансы и мелочи оной и активно в ней участвовало. Я, например, знал виновника гибели своего отца и всего их экипажа, часто гладившего меня по плачущей головке и справлявшегося о здоровье матушки, и тоже поучаствовал в его личной жизни, легонько «отомстив» камнем по голове.(Ташкент – каменный город в переводе, их там много). Правда, без криминала. Я знал наперечет всех тётенек, имевших отношение к моему отчиму и наоборот. В сущности антагонизмов и сплетен в этом едином организме за ненадобностью быть просто не могло в силу его монолитности. Изредка организм этот сотрясали небольшие судороги.
Новость о том, что угнали самолет, и он кружит над городом, появилась в детском учреждении(!), где я обретался в свои ранние детские годы, наверное через минуту после его взлета. Диспетчер просто одновременно сообщил об этом и в соответствующие органы, и в родные стены городка. Мы с мальчишками залезли кто на деревья, кто на крыши павильонов. Посмотреть. Весь персонал тоже высыпал посмотреть и заодно поснимать нас с веток. Было немного жутковато видеть и слышать низко барражирующий самолет может еще и потому, что нам поневоле передавались чувства людей, немногим более десяти лет назад видевшим в небе не только мирные машины. Событие немного не вписывалось в хотя и динамичную, но всё же довольно устоявшуюся и архаичную жизнь поселка. По значимости оно было сопоставимо, наверное, лишь с похоронами, которые всегда объединяли всех женщин и детей городка в общую процессию, провожавшую очередного жильца этого дома в мир иной, в общее горе, в общий повод мужчинам, сурово сдвинув брови, опрокинуть пару рюмок или стаканов за ушедшего и за свою нелегкую и опасную профессию.
Самолет счастливо возвратился на свою родную землю невредимым. Угонщиком был авиатехник, всю жизнь мечтавший летать. Трезвый. А вообще экипаж такого лайнера – пять человек. Но героя не дали. Суд проходил в клубе. Оживленно и даже весело. Работал буфет. Да и сидел техник, кажется, не так уж и долго. И опять настал покой.
Причастность свою к авиации и некую фатальную неизбежность пребывания в ней практически вся наша детвора ощущала по разным причинам. Разве могли дети летчиков иметь какой-нибудь гуманитарный склад ума и характера, если их родители, ствя мальца на табурет, напялив на него форменную фуражку и заставляя горлопанить: «Первым делом, первым делом – самолеты…», с гордостью объявляли по любому поводу пришедшим гостям: «Пилот! Наследник!». Иные были вынуждены идти по этой стезе в силу семейных обстоятельств. Вылетая из гнезда, ты, во-первых, к двадцати годам был с престижной профессией, с запасным офицерским званием, во-вторых,и, что самое главное, не тянул из семьи жилы на своё обучение. А иногда совсем, казалось, незначительные ситуации оставляли в детских душах неизгладимую борозду, выводившую в итоге всё в том же направлении.
Самолет упал. Мы приметили его еще весной. И всё лето сначала тайно, а потом открыто проводили на нем всё свободное время. Немного странно,но попасть к нему не составляло никакого труда.Стоял он на задворках авиагородка далеко от рулежных полос, но вблизи от одной из многочисленных аэродромных свалок, на которых и без него было много интересного. Включая магниевые реборды барабанов колес шасси, из которых и добывался порошок для подрывных работ и фейерверков методом точения их напильником.
Свалку эту с одной стороны замыкали ряды огромных ящиков с авиадвигателями то ли списанными, то ли приготовленными для ремонта, пространства меж которыми составляли целые улицы и кварталы. Никакой охранник не мог вычислить и отловить нас в этом городе – во многих ящиках были потайные места, маленькие склады с очень «нужными» железками, штабики и просто укромные уголки, откуда очень удобно наблюдать за процессом тушения охраной наших костров, разведенных вблизи, а то и непосредственно из ГСМ(горюче-смазочных материалов). Сама свалка представляла собой кучи агрегатов и узлов самолетов, блоков различного оборудования и всего того, что пополняло наши кладовки различными ёмкостями для душа, трубками для поджигов, подшипниками для самокатов и многим другим, без чего жизнь мальчишек теряла всякую романтичность.
С другой стороны свалку замкнул непонятно откуда взявшийся самолет. Это был старенький ЛИ-2 (то ли прототип американского «Дугласа», то ли его копия) без оборудования и кресел, вообще – пустая труба. Но со штурвалом! А это означало,что было куда применить свою фантазию. Обследовались все отсеки, люки, этажерки, нос, хвост и шасси. Куда мы только не «летали». И вот однажды, отдыхая под машиной «между полетами» я услышал какой-то скрежет и… через минуту самолет упал. Широкое алюминиевое брюхо опустилось на землю, придавив к ней мою руку. Я лежал под этой огромной бочкой не в силах крикнуть от ужаса. Друзья детских забав повыскакивали из кабины, где дергали за какие-то рычаги, пытаясь «набрать высоту». Не знаю,- подломились или сложились основные стойки шасси, но когда, извлеченный таки с ободранной рукой и драной рубахой, я взглянул на этого монстра, было решено, что мои дороги никогда больше не пересекутся с авиацией. К сожалению(?) судьба решила иначе, и через какое-то время я уже браво маршировал в стройных колоннах курсантов авиационного училища.
Еще чуть позже авиагородок сжался.Когда приезжаешь в родные места спустя несколько лет, повзрослев, они становятся меньше. И трогательнее. Уже другие пацаны носятся по твоим улицам на велосипедах с проволокой в спицах, изображая треск мотоцикла. Уже играют в другие игры. Мы тоже стали играть в другие игры.
Первый дельтаплан был собран по картинкам из журналов. Без чертежей.Дюралевые трубы, тросы, тендеры, болты и гайки, ткань на крылья – всё доставалось уже не со свалок, а из чрева ОМТС аэропорта. Весил новорожденный двадцать шесть кило и имел общую площадь под двадцать один квадратный метр. Он был бы похож на птеродактиля,если бы не был так красив! В разборном виде аппарат умещался в длинном чехле для труб и рюкзаке для такелажа. Весь этот скарб запросто затаскивался в трамвай, который по выходным увозил нас на северную часть города, Юнусабад, за кольцевую дорогу. Там был холм, завершавшийся топографической башенкой. На этом холме было положено начало дельтапланеризму в Ташкенте.
Мы, по очереди пристегиваясь «висячей»подвеской, клали себе на плечи ремень, закрепленный к дельтавидной рукоятке, и стремглав бежали вниз по холму с высоты третьего этажа, подпрыгивая, изменяя угол атаки и подбрасывая дельтаплан вверх, пытаясь взлететь. В лучшем случае эти поползновения напоминали гигантские шаги (тоже неплохая забава), но мало-помалу наша большая зеленая бабочка с раздувшимися крыльями стала долетать к подножью холма уже не более, чем с тремя посадками. Пора было замахиваться на Гроб-гору. Стояла она в холмистой степи километрах в двадцати от города и походила на крышку гроба с плоским верхом и крутыми склонами. Когда мы её нашли, то испытали наверное чувства аборигенов Австралии, увидевших впервые глыбу Айрес-Рока в пустыне. С той разницей, что ни одному из них не приходило в голову прыгать оттуда. Высота Гроб-горы была метров восемьдесят. Лишь один северный склон был здесь пологим и длинным. Тренировки начались на нем. Надо сказать, что, построив дельтаплан, мы так уверовали в его идеальность,что долгое время не задумывались об изменениях и доработках конструкции. И напрасно. Бежать четверть километра под гору с полуторапудовым грузом на плечах надо было очень быстро, не притормаживая, чтобы он не обогнал тебя и не ткнулся носом в камни. Правило было одно – себя ломай как угодно, но аппарат сбереги. Чудеса спринта изредка прерывались прыжками и парением по десятку метров, после чего пилот переходил в режим спурта до самой седловины. Не взлеталось. Когда пыль, поднятая очередным забегом, осела, не сговариваясь перешли на южный склон. Озлобленный неудачей автор проекта отошел подальше от обрыва, влез в подвеску, поправил шлем и с криком: «Чому я не сокiл» бросился с разбегу в бездну. Сначала он летел по инерции как камень вдоль склона, но потом, набрав скорость и отдав дельту от себя, плавно спарировал на равнину. Крик ликования вырвался из наших пересохших глоток.
Следующей была моя очередь. И тут мы решили сделать доработку. Как только наш пионер припёр аппарат наверх, состоялся небольшой научный консилиум, по итогам которого для моего полета надлежало «отодвинуть крепление подвески назад от центра масс дельтаплана для возможности резко набрать скорость на больших углах и, отдав рукоятку, наполнить крылья под своим весом, а уж аэродинамика сделает своё дело». Отодвинули меня от ручки управления на полметра, но внутренний голос подсказывал, что с доработкой по такой формулировке надо прыгать с полгоры. Аэродинамика сделала своё дело. Два шага - и я лечу! Земля быстро уходит из-под ног. Полная тишина. Предвечернее солнце резко очерчивает тенями холмы. Адреналин вместе с восторгом выплескивается из ушей. На фото моего взлета видно, что производился он с полностью вытянутыми руками. Как сказали позже наши эксперты – было очевидно невозможным более отдать ручку от себя для торможения перед посадкой. Порыв бокового ветра, правый крен, снижение… Дельтаплан остался цел. Каска треснула, - я остановился ей о камень. Друзья засняли меня распростертым между валунов, привели в чувство и рассказали как это было. Дорога была проложена. Вечером в роддоме №4, где лежала на сохранении моя жена, я, весь перевязанный, рассказывал ей о безобразном состоянии аэродромных стремянок, падая с которых получаешь травмы головы, плеча, ребер и коленей одновременно.
Ребята из университета сотворили дельтаплан по чертежам. Неизвестно где они их надыбали, но аппарат получился солиднее нашего. Он превосходил его по скорости и маневренности, имел лежачую подвеску и вес менее двадцати килограммов. Но все западные технологии и ноу-хау уступают доморощенным в надежности. То и дело поступали сведения о переломах рук и ног среди личного состава ТашГУ. Иногда в больничные палаты мы приносили соперникам вместе с водкой и яблоками маленькие кукольные дельтапланчики.
Потом были горы. Летать над их снегами проще психологически. И физиологически. Были и отрывы подвески, когда пилот несколько секунд болтался на перекладине и прыгал затем вниз в сугробы; были посадки на тросы фуникулера, дастарханы отдыхающих туристов. И что интересно,- никто не бил пилотов. Напротив – их угощали выпивкой и всем тем, что оставалось целым из припасов на расстеленном на снегу одеяле, послужившим посадочной площадкой.
Естественным подведением итогов за отчетный период в те достославные времена являлись демонстрации трудящихся на седьмое ноября и первое мая, подготовка и организация проведения которых всегда проходила на высоком идейно-политическом уровне. Наш дружный коллектив тоже отчитывался и готовился. Часть народа командировался с утра за зеленью и горючим и далее на берег Анхора, где после воссоединения с демонстрирующей группой и предполагалась официальная часть празденства. Сами же демонстранты, разогревшись горячим хашем в доме одного из бортмехаников, жена-армянка которого традиционно потчевала всю компанию не менее горячей чачей, топали пешком к месту дислокации авиаторов. Место это выбрал какой-то замечательный человек. В сквер Революции вливалось шесть улиц и шоссе, а одно из него вытекало, неся в себе консолидированные колонны к главной площади. Так вот, объединенный авиаотряд выстраивал свои ряды недалеко от ресторана Бахор, название которого означало Весна(правда непосредственно у его стен собирались авиастроители). Общение начиналось часов в семь утра и к десяти – началу движения – многие находили своих лишь по символам, стоящим в авангарде колонн на автомобилях. У нас это был двухметровый макет Ил-62, у самолетостроителей Ил-76.
Распинывая пустые бутылки по брусчатке, мы благодарили нашего парторга за запрет демонстрации нашего дельтаплана, так как чуть позже увидели разрушение благих фантазий в колонне Ташсельмаша лицами в гражданском, выразившееся в низвержении «Владимира Ильича» в известной позе с фуражкой в протянутой руке с крыши муляжного броневика недалеко от трибун с первыми людьми республики. Потеря Ленина не была адекватна возможной потере нештатного показателя наших достижений. А сколько светлых, легких мыслей приходит на ум в такой чудный солнечный день, - день единения, улыбок и разноцветных воздушных шаров. Насмотревшись на наполненные водородом пузырики, стремительно воспаряющие в радостные небеса, мы ощутили потребность отметить не только день солидарности трудящихся, но и двухсотлетие братьев Э. и Ж. Монгольфье. И лишь отсутствие денег на покупку полутора километров капрона сорвало перелет Ташкент- Бухара.
Троекратное «ура» за здоровье авиаторов исчерпывало наше участие в шествии. Потянулись к выходу с Красной площади, параллельно которой и протекал полноводный, утопающий в зеленых берегах канал Анхор. Транспаранты и кумачи отдавались активистам и провинившимся, которые расходились к своим автобусам. А впереди в тени ив, каштанов и тополей нас ждал прекрасный стол, долгие разговоры и тосты за всё, что может летать.

Требования к летательному аппарату (далее ЛА).
- скорость не ниже скорости обычного автомобиля,
- приземление на крышу своего многоэтажного дома (офисного здания) или на лужайку у дома (и так же взлет), минимальное место для парковки,
- удобство человека близкое к удобству в автомобиле (небольшой шум, плавность полета), возможность полета почти в любую погоду,
- полностью автоматическое управление полетом по маршруту (за исключением специальных аппаратов), человек задает только конечные точки маршрута,
- безопасность.
В разных странах ведутся разработки индивидуальных ЛА, основные из них следующие:
- сверхлегкие самолеты - в массовом движении не применимы хотя бы из-за невозможности обеспечения взлета и посадки близко от того места, куда нужно «водителю»,
- перспективные аппараты - трансформеры, так называемые автомобили-самолеты (например, аппарат Transition) и даже автомобили-автожиры (например, PAL-V), имеющие те же недостатки,
- ЛА реактивного типа (ранцевый реактивный двигатель, небольшие крылья и т.д.), его недостатки это производимый шум, инерционность движения, трудность маневрирования, огнеопасность. Для массового движения они вряд-ли найдут применение.
- сверхлегкие вертолеты - в обычном виде не подходят из-за опасности винтов, трудностей «парковки», шума,
- устройства вертолетного типа, обычно с двумя винтовыми двигателями по бокам. Такие устройства сегодня разрабатываются в мире. Например, аппарат Джетпак уже рекламируется чуть ли не для продажи. Проблемы с шумом, инерционностью при маневрировании. Основной недостаток - подверженность легкого аппарата внешним воздействиям.
- ЛА типа мотодельтапланов. Основные недостатки те же - трудность маневрирования, взлета, посадки, подверженность внешним воздействиям.
Все эти легкие аппараты предназначены для индивидуального движения в хорошую погоду, в пустом воздушном пространстве, без достаточных удобств для «водителя».
Для системы массового движения индивидуальных ЛА потребуется принципиально новый аппарат.
Облик нового ЛА. Сегодня легкого ЛА с нужными свойствами не существует в технике. Но, как это ни странно, в природе вопрос полета живых существ в общем решен. Ранее такие виды полета, как например, полет птиц (причем в части полета существуют птицы с разной специализацией) было невозможно осуществить из-за сложности процесса полета. Но процесс полета птицы это всего лишь линейные сокращения групп мышц в нужной последовательности под управлением импульсов мозга птицы. Сегодня с учетом быстродействия, сложности и компактности систем управления стало возможным, как минимум, это повторить.
Существуют, по крупному, две разновидности такого полета, это условно говоря «полет птицы» и «полет стрекозы». Если делать аппараты таких типов то первый, судя по всему, будет более экономичным и больше для пассажирского движения, второй отличается исключительной маневренностью и вероятно больше подойдет для специальных целей.
Отличительная особенность этих типов - приложение вектора силы вблизи центра тяжести ЛА и в природе это сделано не зря. Это, при быстродействующей системе управления, дает возможность парировать внешние воздействия на легкий аппарат и сделать полет комфортным даже в плохую погоду.
Можно ли создать ЛА типа птица? Существует теория, что создать такой ЛА большого размера не возможно и именно поэтому самая крупная летающая птица - африканская большая дрофа весит до 19 кг. Обычно при этом ссылаются на известное в авиации правило «квадрата-куба», при увеличении линейных размеров ЛА, его несущая способность увеличивается в квадрате, а вес в кубе. Не вдаваясь в подробности, скажем только, что в самой же авиации давно известны способы преодоления этого противоречия и сегодня никто не скажет, что крупные самолеты не могут летать. Как раз наоборот, огромный 500 местный Boeing намного эффективнее доставит своих пассажиров, чем 500 одноместных самолетов и эта закономерность общая для всех видов транспорта.
Другой и, пожалуй, главный аргумент, связан именно с машущим крылом. Момент, необходимый для торможения и разгона крыла при махе и обратно, это произведение углового ускорения крыла на его момент инерции. Момент же инерции это произведение массы крыла (увеличивающейся в кубе при увеличении размеров) на квадрат радиуса поворота центра масс крыла. Таким образом, при увеличении размеров машущего крыла его момент инерции увеличивается в 5 степени. Преодоление этих моментов инерции приводит к огромным дополнительным затратам.
Во-первых, здесь не учитывается то, что чем крупнее птица, тем она реже машет крыльями (колибри 100 раз/сек., а кондор 1 раз/сек), главное же в том, что крыло птицы не имеет ничего общего с листом фанеры, для которого верна эта теория. Об этом еще будет сказано ниже.
Судя по фотографии крупных птиц - лебедей, соотношение их массы «полезной нагрузки» к массе самого «летательного аппарата» явно не стремится к нулю, как должно быть по правилу «квадрата - куба». Выглядят они очень упитанными.

<
Полезная нагрузка это внутренности, жировой запас, длинная шея и др., сам летательный аппарат - оперение, кожа, летательные мышцы, скелет и др.
По поводу размеров, недавно исследователи из музея Бюрка в университете штата Вашингтон, Зиверт Ровер и его коллеги, показали, что максимальный размер тела птиц ограничен всего лишь временем, необходимым для замены перьев, используемых для полета, во время линьки.
Попытки разобраться в механизме полета птиц и создать ЛА по типу птицы (т.н. махолет или орнитоптер) имели место во все времена, начиная с Аристотеля и Леонардо да Винчи. Было не мало серьезных попыток и у нас создать и сам махолет и теорию машущего полета. В КБ «Сухого» в 70-х годах этим занималась специальная группа. Серьезные работы были проведены первоначально по заказу ЦАГИ и ВВС группой проф. В. Киселева (МАИ) в 90-х, продемонстрирован летающий аппарат весом 10 кг, разработана целая теория машущего полета. Главный вывод - такой аппарат создать можно. И сегодня изобретатели не оставляют таких попыток. Теорий машущего полета много. В зависимости от принятых допущений и выбранных аэродинамических теорий, результаты получаются прямо противоположные.
Мы не можем обклеить датчиками птицу и попросить полетать в аэродинамической трубе, чтобы проверить эти теории, поэтому давайте сразу перейдем к практике, т.е. к фактам.

Самый крупный летающий ящер - птеродактиль (крылья без оперения, кожистые) был обнаружен в Румынии, он там жил 70 млн. лет назад, размах крыльев - 16 м, о его весе у ученых нет общего мнения.

С амая крупная летающая птица Тераторн (по виду похожа на грифа) жила на территории современной Аргентины 7 млн. лет назад. Размах ее крыльев был более 6 м, а вес 80 кг.

Судя по этойтенденции, при размахе крыльев в 10-11 м (длина крыла ~ 4,5 м) масса птицы будет около 300 кг, из них полезной нагрузки вероятно не менее 100 кг. Конечно, в аэродинамике такая экстраполяция не всегда работает, но порядок цифр представить можно. Об эффективности полета птиц говорят и такие факты.

Самой сильной хищной птицей считают африканского венценосного орла, который может лететь с добычей в 17 кг, хотя сам весит 4,5 кг - удивительная эффективность полета (примерно 3 кг летательный аппарат орла и 18 кг полезной нагрузки - в 6 раз!).

Гриф Руппела столкнулся с самолетом над городом Абиджан (Koт-д"Ивуар) на высоте 11300 м в ноябре 1973 г. В 1967 г. 30 лебедей-кликунов были замечены пилотом самолета на высоте 8230 м над Гебридскими о-вами (Великобритания). Г уси в ходе миграций регулярно перелетают Гималаи на высотах до 5500-6000 м. При этом плотность воздуха уже на высоте 6500 м уменьшается в 2 раза.

Простой анализ мышц птиц дает тоже интересные результаты. У птиц есть две основные пары мышц, отвечающие за полет. Большие грудные мышцы - их функция опускание крыльев и подключичные мышцы - крылья поднимают. У птиц масса этих мышц обычно составляет от 10 до 25% массы тела. Хотя разница между колибри и кондором (другие птицы в этом диапазоне) по массе составляет 3000 раз, а по размаху крыльев 50 раз, это соотношение остается неизменным, достигая своего максимума не у самых крупных птиц, а у самых лучших летунов (например, у гуся 18%). Интересно, что у колибри и стрижа это отношение как раз максимально - 30%, а у кондора, который больше парит, эти мышцы развиты слабо. Все говорит за то, что размер птиц ограничен не принципиальной невозможностью больших птиц летать, а другими факторами (скорость роста перьев, возможность прокормиться и т.д. и т.п.). Главная проблема - возможность взлететь и сесть.

Взлетать с воды особенно трудно.

Зато садиться на воду одно удовольствие.

Интересно, что соотношение масс подключичной и грудной мышцы у птиц от 1/3 до 1/20. Здесь опять выделяется колибри - 1/2. У большинства хорошо летающих птиц масса подключичных мышц до 1% массы тела. Это значит, что основное усилие в полете птица тратит на опускание крыла, т.е. именно на полет, а момент инерции (одинаковый в обе стороны) если и влияет на полет, то для большинства птиц не сильно, а так же, что увеличение моментов инерции с увеличением размеров, птицам особенно не мешает.

Почему же до сих пор махолет не летает? Вернемся к истории. Более 100 млн. лет назад природа создала первый ЛА. Но из материалов у нее были тогда в прямом смысле только кожа, да кости. Крылу птеродактиля из этих материалов приходилось одновременно создавать и подъемную силу и тягу и управлять полетом. Самое простое устройство крыла - самый тяжелый и неустойчивый полет на пределе возможностей. Но с точки зрения теории этот способ полета самый сложный. Специалисты до сих пор не могут до конца понять, как же летали эти существа.

Прошли десятки миллионов лет. Эволюцией при этом руководило как всегда одно: как полет сделать более эффективным, т. е. в полете потратить меньше энергии и при этом смочь кого-нибудь поймать и сожрать или наоборот спастись.

Природа за это время создала новые материалы, гениальное изобретение перо и оперение. Появились птицы похожие на современных. При взгляде на профиль крыла в средней части, каждый кто связан с авиацией скажет - это для создания подъемной силы. Посмотрите на изгиб вперед и вверх маховых перьев при взмахе, они тянут птицу вперед и дополнительно вверх.

Крыло устроено намного сложнее - полет намного эффективнее. А с точки зрения теории уже что-то проясняется. Понятен смысл двигающихся по большому радиусу пропеллирующих маховых перьев, понятно откуда берется подъемная сила у мало подвижной средней части крыла.

Авиация пошла еще дальше, совсем разделив функции подъемной силы - крыло и тяги - винт. Ничего не поделаешь, пришлось начинать с простого. Здесь сегодня нам почти все ясно, есть теория винта, есть теория крыла. Режимы установившихся потоков. Хотя это просто только на словах, сотни серьезных научных работпосвящены этим вопросам.

Так почему же изобретатели до сих пор толком не смогли поднять в воздух махолет?

Они пошли, в основном, двумя путями. Первый - создание ЛА типа птеродактиля из «простых средств» как когда-то природа, с простым крылом. Это самый трудный способ взлететь, никакие теории здесь не помогут, нужно как животное чувствовать каждую клеточку своего тела, чтобы удержаться в воздухе при таком не устойчивом, энергетически затратном полете. В принципе, конечно, полет возможен, но нужно ли нам это, если даже сама природа давно от этого ушла?

Второй путь - создание своего аппарата, со своим способом машущего полета, по своей теории. По этому пути пошли многие серьезные инженеры и ученые. Они разрабатывали аппараты, в основном, с относительно жестким крылом, определенного профиля, и со сложной траекторией движения, обосновывая все это серьезными теориями. И им многое удалось. Самые известные, это аппараты группы В.Киселева и канадца Делориера. Судя по всему и таким способом можно создать махолет, но пока это никому толком не удалось.

Напрашивается вывод, что механизм машущего полета слишком сложен, особенно взлета и посадки, сложен настолько, что не под силу ни одному, ни группе изобретателей. Возьмите полет птицы - сложный механизм работы мышц, сложная конструкция крыла, сложная конструкция пера и при этом важна каждая мелочь. При полете птица явно использует мало изученные нестационарные потоки, мы можем видеть это, наблюдая за птичьим клином, где более слабые птицы используют завихрения потока от вожака и др. более сильных птиц. Кстати, это явление дает представление об экономичности птичьего полета.

Для примера на рисунке крыло голубя (Википедия)

Группы перьев крыла: 1. Маховые 1-го порядка. 2,5,6 и 7 Кроющие перья. 3. Перья крылышка (придаточного крыла). 4 и 8 Маховые 2-го и 3-го порядка. 9. Плечевые перья.

Если убрать с него маленькие перья крылышка (3), то птица не может, ни нормально взлететь, ни нормально приземлиться. Даже при удалении половины маховых перьев 1-го порядка (1) птица может лететь, а при подрезании концов этих перьев не может (что и делают в зоопарке). О каких самодельных махолетах изобретателей может идти речь. Полет винтового самолета, в сущности, представляет собой частный случай полета птицы, причем на самом простом участке установившегося полета.

Как же создать орнитоптер? К счастью, изобретать (с риском, что не получится) ничего не нужно, все давно изобретено до нас и летает в миллиардах экземпляров. Это задача для серьезного коллектива разработчиков. Начинать надо с того, что точно летает и летает хорошо. Начинать придется с подробнейшего изучения выбранного для исследования вида птиц (например, гусей) - скелета, мышц, суставов, крепления мышц и сухожилий, оперения и т.д., с подробнейшего изучения техники полета. Возможно, нескольким гусям придется пожертвовать жизнью ради науки и создания первых образцов. Дальше придется учить такого «гуся», обклеенного датчиками, летать в аэродинамической трубе. Первые же исследования дадут массу информации, вот уж где будет поле для реальных серьезных диссертаций. Фактически это будет новая наука. И так, продвигаясь вместе с наукой вперед, и будет создан реальный орнитоптер. Сначала он будет похож на птицу.

В статье это несколько фраз, а в реальности это серьезная, кропотливая, продолжительная работа, но зато она реально ведет к созданию аппарата, не зависимо от гениальности отдельных изобретателей и ученых.

Вместо мышц гидравлические, пневматические и электрические приводы в зависимости от их назначения. Кстати, сегодня существуют интересные разработки в области искусственных мышц на основе нанотехнологий. Они даже мощнее обычных живых мышц на порядок, а то и два, что очень обнадеживает.

Будущий универсальный робот не будет жужжать сервоприводами как Робокоп, будущее за искусственными мышцами. Сегодня регулярно появляются сообщения о таких разработках, пока, в основном, на основе пневматики и гидравлики. Интересны разработки ф. Boston Dynamics , военный андроид, робот-гепард, робот-мул и др., которые, кстати, делаются по заказу Пентагона.

И последнее. Есть важный вопрос, который на первом этапе развития новой системы может не проявить себя, пока движение в воздухе не станет массовым. Все таки главная характеристика всех этих ЛА - безопасность. При массовом движении, к сожалению, не избежать аварий и столкновений между собой и птицами, и все на малой высоте. Если при неисправности аппарата вертолетного типа еще остается хоть какая-то надежда на авторотацию, то даже небольшое столкновение «жестких» аппаратов означает конец обоих. В этом плане аппараты типа птица выглядят значительно перспективнее.

Борьба орлов в полете.
Коротко о стрекозах. С ними дело обстоит несколько иначе. Данных об исследовании стрекоз очень мало.

Максимальный размах крыльев стрекозы сегодня 20 см, в доисторические времена существовали стрекозы с размахом крыльев 70 см. Стрекоза самое быстрое насекомое, развивает скорость до 70 км в час, как птица. Может мгновенно менять направление, двигаться и боком и назад, зависать неподвижно на месте.

Возможно, создать крупные аппараты для человека «типа стрекозы» не удастся, это и не нужно поскольку таких перегрузок все равно не выдержить, но если удастся создать аппарат несущий полезную нагрузку хотя бы 1-2 кг, с точки зрения специальных целей это будет незаменимый аппарат от которого не скроешься ни в горах ни в лесу. С учетом того, что в вооружениях явно прослеживается тенденция на использование роботизированных систем, в том числе беспилотных ЛА, такой аппарат мог бы быть очень востребован. Но это уже другой разговор.

О системе управления ЛА всех типов (кроме специальных) в такой системе нужно сказать отдельно.

Из соображений безопасности человек должен быть исключен из процесса управления. После задания конечной и промежуточных точек маршрута его функции заканчиваются, оптимальный маршрут и график движения рассчитываются наземным центральным «компьютером» с учетом типа ЛА, границ, запретных зон, загруженности «воздушных трасс» и т.д. Далее ЛА идет строго по маршруту и графику по сигналам системы типа ГЛОНАСС и возможно, для надежности, системы другого типа (например, радиомаяков), под контролем наземных систем.

Кроме безопасности, такому ЛА водитель не обязателен.

Сегодня система ГЛОНАСС обеспечивает точность в 5 м, в будущем планируется довести до 1 м, этого более чем достаточно.

Можно сейчас много говорить о предполагаемом устройстве новых ЛА. По результатам исследований, возможно это будет симбиоз нескольких технических решений, и использование «птичьего» принципа полета и использование вращательного движение (например, винтов или мини ТРД), чего в природе по понятным причинам нет.

Тоже касается и концепции систем управления, возможно это буду воздушные трассы со своими коридорами и эшелонами, возможно более сложное для расчетов свободное движение в воздухе, а возможно и то и другое. Все это выяснится в процессе проработки вопроса.

Кстати, у нас в МГУ уже есть интересные разработки на эту тему.

Перспективы такого проекта понятны. Работы по созданию и эксплуатации такой транспортной системы потребуют развития многих отраслей техники, в том числе элементной базы электроники, навигационных систем и др.

Потребуются новые легкие и прочные материалы, новые системы аккумулирования энергии и т.д. и т. п. Все это будет применимо и в других областях.

Очень большая работа ляжет на программистов, но если начать первыми и оптимально выбрать саму концепцию управления, то при удачном раскладе можно оказаться законодателем мод в этой области (как, например, Windows или Android в операционных системах), как минимум на нашем континенте, где наша территория доминирует.

Кроме прочего будет сделан задел вообще в области имитации движения животных (в том числе обитающих в воде). Работы в этой области в мире идут вовсю.

Развитие такой транспортной системы, в отличие от других серьезных проектов, не потребует больших предварительных капитальных затрат и будет идти постепенно. Уже первые лабораторные модели новых летательных аппаратов дадут толчок развитию теории их полета и покажут возможности их развития.То же и с системами управления, мощные суперкомпьютеры для расчета воздушного движения потребуются позже, когда в воздухе будут одновременно десятки и сотни тысяч ЛА, если не больше. Тогда от их мощности будет зависеть пропускная способность всей системы.

То есть при первых относительно небольших затратах (которые пойдут на науку и технологии) можно будет понять куда идет дело и подкорректировать проект или даже закрыть бесперспективные направления.

Климанов Владимир 20.01.2014
Перепечатка и копирование с обязательным указанием автора и ссылкой на блог.